Методы консервирования продовольственных товаров

Замораживание -- это процесс  понижения температуры продовольственных  товаров ниже криоскопической на 10-30°С, сопровождающихся переходом в лед содержащейся в них воды. Замораживание обеспечивает более высокую стойкость при хранении по сравнению с охлаждением, многие замороженные продукты могут храниться до года.

Чем ниже температура (от -30 до -35 °С), тем быстрее скорость замораживания, при этом в клетках и в межклеточном пространстве ткани образуются мелкие кристаллы льда и ткани не повреждаются. При медленном замораживании внутри клетки образуются крупные кристаллы льда, которые повреждают ее, и при размораживании происходит потеря клеточного сока.

Микроорганизмы в зависимости  от реакции на отрицательные температуры  делятся на чувствительные, умеренно устойчивые и нечувствительные. Особенно чувствительны к отрицательным температурам вегетативные клетки плесневых грибов и дрожжей. Легко погибают грамотрицательные бактерии, принадлежащие родам Psendomonas, Achromobaeter и сальмонеллы. Устойчивы к низким температурам грамположительные микроорганизмы и споровые формы бактерий.

Качество замороженного  товара определяется многими факторами: состоянием самого товара, наличием биологически активных веществ, способом, скоростью  замораживания, наличием его тары и  упаковочного материала и др.

Замораживают продовольственные  товары в морозильных аппаратах  различных типов (камерного, контактного, туннельного и др.). Высокая эффективность  достигается при замораживании  мелких или измельченных продуктов  россыпью на охлаждающих поверхностях или в «кипящем» слое -- методом флюидизации. При этом обеспечивается высокая скорость подаваемого под давлением холодного воздуха, который омывает со всех сторон взвешенные в потоке продукты.

К сверхбыстрому относится замораживание в кипящих хладоносителях (жидкий азот, фреон и др.).

Консервирование высокими температурами  проводят для уничтожения микрофлоры и инактивации ферментов продовольственных товаров. К этим методам относятся пастеризация и стерилизация.

Пастеризацию проводят при температуре ниже 100 °С. При этом сохраняются споры микроорганизмов. Различают пастеризацию короткую (при 85-95 °С в течение 0,5-1 мин) и длительную (при температуре 65 °С в течение 25-30 мин). Пастеризацию в основном применяют для обработки продуктов с высокой кислотностью (молоко, соки, компоты, пиво). При значении рН ниже 4,2 уменьшается термоустойчивость многих микроорганизмов.

Стерилизация -- это нагревание продовольственных товаров при температуре выше 100 °С. При этом микрофлора полностью уничтожается. Стерилизацию используют при производстве консервов в герметичной металлической или стеклянной таре. Режим стерилизации определяется видом товара, временем и температурой. Режим стерилизации консервов с низкой кислотностью должен быть более жестким, чем консервов с высокой кислотностью. Молочная кислота оказывает более угнетающее действие на микроорганизмы, чем лимонная, а лимонная - более угнетающее, чем уксусная. Наличие жира снижает стерилизующий эффект.

Стерилизацию обычно проводят при температуре 100--120 °С в течение 60-120 мин (мясные товары), 40-120 мин (рыбные), 25-60 мин (овощные), 10-20 мин (сгущенное молоко) паром, водой, воздухом, паровоздушной смесью с помощью разнообразного оборудования (ротационного, статического, непрерывно действующего и др.).

При стерилизации снижается  пищевая ценность товара, его вкусовые свойства в результате гидролиза  белков, жиров, углеводов, разрушения витаминов, некоторых аминокислот и пигментов.

Перспективно применение высокотемпературной кратковременной  стерилизации с одновременным уменьшением  длительности процесса. В основном эту обработку применяют для  мясных и молочных продуктов при  температуре 120-125 ?С в течение 35-45 мин в ротационном режиме. При стерилизации консервов токами сверхвысокой и промышленной частот содержимое банки быстро и равномерно прогревается по всему объему, продолжительность процесса сокращается в 5-7 раз. Это также перспективный способ. СВЧ- стерилизация при температуре 130 ?С обеспечивает сохранение в большей степени аминокислот, более высокие перевариваемость белков и органолептические свойства продукта. Такая обработка основана на взаимодействии электромагнитных полей с частотой колебания 1 млрд Гц и выше с дипольными молекулами различных веществ, в первую очередь воды. Пламенная стерилизация в 4-5 раз сокращает время термической обработки по сравнению с автоклавированием. Нагревание банок достигается при вращении их в пламени горелок со скоростью 0,75 с-1 в течение 10 мин.

В связи с внедрением в  практику современной системы упаковки продовольственных товаров «вау in box» широкое распространение получило асептическое консервирование. Классический вариант асептического консервирования товаров в системе «вау in box» состоит из трех этапов: стерилизации продукта при температуре 130-150 °С с последующим охлаждением; стерилизации тары радиационной обработкой; фасования стерильного продукта в стерильную тару в асептических условиях. Такая обработка универсальна и применяется для жидких и вязких продуктов (молоко, соки, вина, паста и др.).

Консервирование ионизирующими  излучениями называют холодной стерилизацией, или пастеризацией, так как стерилизующий  эффект достигается без повышения  температуры. Для обработки продовольственных  товаров используют б-, в-излучение, рентгеновское излучение, поток ускоренных электронов. Ионизирующая радиация основана па ионизации микроорганизмов, в результате чего они погибают. К консервированию ионизирующими излучениями относится радиационная стерилизация (радаппертизация) продуктов длительного хранения и радуризация пастеризующими дозами.

Облучение продуктов проводят в инертных газах, вакууме, с применением  антиокислителей, в условиях низких температур.

Существенным недостатком  ионизирующей обработки продуктов  является изменение химического  состава и органолептических  свойств. В промышленности этот метод  используется для обработки тары, упаковки, помещений.

Консервирование ультразвуком (более 20 кГц). Ультразвуковые волны  обладают большой механической энергией, распространяются в твердых, жидких, газообразных средах, вызывают ряд  физических, химических и биологических  явлений: инактивацию ферментов, витаминов, токсинов, разрушение одноклеточных и многоклеточных организмов. Поэтому этот метод используют для пастеризации молока, в бродильной и безалкогольной промышленности, для стерилизации консервов.

Облучение ультрафиолетовыми  лучами (УФЛ). Это облучение лучами с длиной волны 60-400 нм. Гибель микрофлоры обусловлена адсорбцией УФЛ нуклеиновыми кислотами и нуклеопротеидами, что вызывает их денатурацию. Особенно чувствительны к УФЛ патогенные микроорганизмы и гнилостные бактерии. Пигментные бактерии, дрожжи и их споры устойчивее к УФЛ. Применение УФЛ ограничено из-за низкой проникающей способности (0,1 мм). Поэтому УФЛ применяют для обработки поверхности мясных туш, крупных рыб, колбасных изделий, а также для дезинфекции тары, оборудования, камер холодильников и складских помещений.

Использование обеспложивающих  фильтров. Сущность этого метода состоит  в механическом отделении товара от возбудителей порчи с использованием фильтров с микроскопическими порами, т. е. процесса ультрафильтрации. Этот способ позволяет максимально сохранить  пищевую ценность и органолептические  свойства товаров и применяется  для обработки молока, пива, соков, вина и других жидких продуктов.

Физико-химические методы консервирования продуктов

К физико-химическим методам  консервирования относят сушку, консервирование солью, сахаром.

Сушка - это тепло - и массообменный  процесс, в результате которого происходит обезвоживание товара. Влажность  большинства продовольственных  товаров составляет 40-90%, что обусловливает  ограниченный срок их хранения. Способность  продуктов к длительному хранению во многом определяется активностью  воды, которая имеет термодинамическое  значение.

При сушке влажных пористых материалов, какими являются большинство продовольственных товаров, в первую очередь удаляется влага смачивания и капиллярная, испаряющаяся с поверхности материала и из капилляров. Это свободная влага, испарение которой подчиняется законам испарения жидкости со свободной поверхности. Затем происходит испарение адсорбционной влаги, для удаления которой требуется больше энергии. Испарение осмотической влаги происходит на протяжении всего процесса сушки, так как в результате испарения всех видов влаги увеличивается осмотическое давление. Испарение влаги из товара завершается по достижении равновесия между процессами, десорбции (сушки) и сорбции (поглощения) влаги товаром.

В процессе сушки уменьшаются  масса и объем продукта, что  способствует экономии тары, складских  помещений и транспортных средств, а также увеличению энергетической ценности товара по сравнению с исходным сырьем. Сушеные продукты имеют большой  срок хранения. Тем не менее при сушке имеет место ряд нежелательных изменений: окисление липидов и витаминов, ухудшение вкусо-ароматических свойств

В настоящее время на предприятиях пищевой промышленности используют различные способы сушки.

При конвективной сушке (нагретым воздухом) удаление влаги осуществляется воздухом температурой 80--120 ?С в сушильных установках. Таким способом сушат плоды, овощи, дрожжи и др.

Распылительная сушка  применяется для обезвоживания  жидких продуктов, которые распыляются  в сушильной камере, куда подается воздух температурой 140-150 ?С. Продолжительность  нахождения продукта в камере 5-30 с, при этом полностью сохраняются белки и витамины. Распылительную сушку применяют при производстве сухих молочных продуктов, яичного белка, фруктовых и овощных порошков и др.

Кондуктивная (контактная) сушка осуществляется при непосредственном контакте влажного продукта с нагретой поверхностью. Недостатком этого способа является то, что при контакте с нагретой поверхностью происходит денатурация белков.

Одной из разновидностей кондуктивного способа является сублимационная сушка, которая основана на удалении влаги из замороженных продуктов путем возгонки (сублимации) воды, т. е. непосредственного перехода льда в пар, минуя жидкую фазу, в условиях глубокого вакуума. На первой стадии происходит быстрое замораживание продукта до температуры не выше -17 ?С в течение 15-20 мин с удалением 10-15% льда. На второй стадии происходит обезвоживание продуктов в результате нагрева плит, на которых они находятся. При этом продукт теряет до 80% влаги. Продолжительность процесса сублимации 10-20 ч. На третьей стадии происходит тепловая вакуумная сушка, в результате которой удаляется адсорбционно-связанная влага в течение 3-4 ч до остаточной влажности продукта 3-6%.

При сублимационной сушке  максимально сохраняются химический состав, пищевая ценность, органолептические  свойства продукта, а срок хранения продукта может быть увеличен до 3 лет. Сублимационную сушку применяют  для обезвоживания продуктов  растительного и животного происхождения.

Радиационная сушка основывается на переносе тепла от источника энергии  путем электромагнитных колебаний  через среду, прозрачную для теплового  излучения. Облучение как промышленный способ обработки пищевого сырья  применяют более чем в 20 странах. Достоинством радиационной обработки  является подавление жизнедеятельности  многих видов гнилостной микрофлоры и насекомых-вредителей при относительно низких дозах облучения.

Оптимизация процесса термообработки продукта связана с использованием инфракрасных лучей (ИКЛ). Особенность  обработки продукта ИКЛ -- создание высокого градиента влажности за счет быстрого уменьшения содержания влаги поверхностных слоев. Перспективно использование керамических материалов в качестве преобразователей ИКЛ.

Консервирование поваренной солью и сахаром. Метод основан  на увеличении концентрации сухих веществ в продукте при повышении осмотического давления, что ведет к плазмолизу, клеток и гибели микроорганизмов. Необходимый эффект достигается при концентрации сахара 60-65%. Аналогичное действие оказывает поваренная соль в концентрации 10-20%.

Химические методы консервирования  продуктов

Для консервирования используют так же различные химические вещества, разрешенные органами здравоохранения - этиловый спирт, уксусную, сернистую, сорбиновую, бензойную, борную кислоты обладающие антимикробным действием.

Консервирование этиловым спиртом  используется при производстве плодово-ягодных  соков-полуфабрикатов. При концентрации этилового спирта 12-16% задерживается  развитие, а при 18% подавляется жизнедеятельность  микрофлоры. Спиртованные соки (25-30%) применяют  в производстве ликеро-водочных изделий.

Маринование -- повышение кислотности среды при добавлении уксусной кислоты, которая в концентрации 1,2--1,8% подавляет деятельность микроорганизмов, в первую очередь гнилостных. Обычно маринование комбинируют с другими способами консервирования: квашением, солением, пастеризацией. Маринуют плоды, овощи, грибы, рыбу и др.

Консервирование кислотами (антисептиками). Антисептиками называются химические вещества, которые губительно действуют на микроорганизмы. Проникая в живые клетки, эти вещества взаимодействуют  с белками протоплазмы, парализуя  при этом жизненные функции, что  приводит к гибели микроорганизмов.

Консервирование продуктов  сернистой кислотой, ее солями, сернистым  ангидридом называется сульфатацией. Сернистая кислота подавляет жизнедеятельность плесеней и бактерий; более устойчивы дрожжи. Эту кислоту применяют для консервирования плодов, ягод, овощей, их полуфабрикатов. Остаточное содержание сернистого ангидрида в сушеных плодах и овощах не должно превышать 0,01-0,06%; в плодово-ягодном пюре -0,2; в соках -0,12-0,15%.

Бензойная кислота (С6Н5СООН) и ее натриевая соль при концентрации 0,05-0,1% при рН 2,5-3 подавляют действие дрожжей и плесеней; бактерии более  устойчивы. Количество бензойной кислоты  в продукте не должно превышать 70-100 мг/100 г. Используют для консервирования  плодоовощной, рыбной продукции.

Сорбиновая кислота (С6Н802) и ее соли являются сильными антисептиками и используются для консервирования соков, пюре, маринадов, других продуктов с низким значением рН среды. Эта кислота и сорбаты подавляют жизнедеятельность дрожжей и плесеней, но не действуют на бактерии. Количество этих веществ не одинаково для различных продуктов: от 0,05% - в безалкогольных напитках до 0,5% - в полукопченых колбасах.