Фементация квашеной капусті

Капуста та інші овочеві добавки, які надходили  до переробки відповідали всім вимогам  стандартів по кольору, розміру, запаху, консистенції, однорідності, по ступеню стиглості, сорту. Для ферментації використовували білоголову капусту, яка відповідала вимогам ГОСТ 1724-85 “Капуста белокочанная свежая заготовляемая и поставляемая. Технические условия”.[14]

В лабораторних умовах для квашення білоголової капусти здійснюються у скляних банках СКО 83-3 за ГОСТ 24689-85 “Банки стеклянные для консервов” з щільно зачиненими поліетиленовими кришками. В виробничих умовах для ферментації капусти використовуються заливні бочки з поліетиленовими вкладишами ємкістю 50л та 100л по ГОСТ 8777-80 ”Бочки деревянные заливные и сухотарные” і контейнери ЄС-200, які відповідають вимогам ТУ 28 УРСР 5-27-75 “Емкость ЕС-200” з поліетиленовими вкладишами ГОСТ 16337-77Е “Полиэтилен высокого давления”. [15]

При виконанні  дослідної роботи були використані  наступні методи досліджень:

1. органолептична оцінка якості  видів  білоголової капусти згідно з технічною нормативною документацією:зовнішній вигляд, смак, запах, колір, консистенція;
2. Визначення кислотності — сутність методу полягає у відбиранні 10 мл відфільтрованого розсолу піпеткою, в мірну колбу місткістю 100 мл і доводять дистильованою водою з температурою 20 ° до мітки. Вміст колби перемішують, відбирають 10 мл суміші, додають 1-2 краплі 
   1%-ного розчину фенолфталеїну і титрують 0,1  розчином лугу до ясно-рожевого забарвлення, не зникає протягом 1 хв. Ній-тралізованний розчин необхідно залишити для визначення солі аргентометріческое способом.[16]

Розрахунок  загальної кислотності відбувається за формулою:

3. Х = ,               (1)

де V – кількість мл 0,1 н розчину лугу, використаного для титрування;

К – поправка к точно 0,1 н розчину лугу;

0,009 – коефіцієнт перерахунку на молочную кислоту.

4. Визначеення вмісту солі — сутність методу заключається у титруванні нейтралізованого расолу розчином азотнокислого серебра в присутності хромовокислого калію. Розрухунок вмісту солі про ізводиться за формулою:

                      Х_с = ,    (2)

де V – різниця між кількістю мл 0,1 н AgNO₃, витрачених на титрування нейтралізованого расолу та контролю;

       К – правка к точно 0,1 н AgNO_3;;

     0,00585 – коефіцієнт перерахунку мл 0,1 н AgNO₃ на NaCl.[17]

5. Фізичний метод — суть цього методу заклчається у визначенні відносної густини расолу ареометром з наступним перерахунком на вміст солі за таблицею 2.1.

 

Таблиця 2.1

Залежність між густиною расолу та вмістом солі

Наіменування показника	Значення показника
Відносна густина, г/см3	1,0053	1,0125	1,0196	1,0268	1,0340	1,0413	1,0486
Вміст солі, %	1	2	3	4	5	6	7

2.3 Вплив технологічних чинників на процес квашення овочів

 

З самого початку квашення в овочах починаються процеси, що змінюють їх фізичні властивості  і хімічний склад. Основні зміни  сировини відбуваються під впливом зброджування цукрів молочнокислими бактеріями, які є факультативними анаеробами. Цей процес (дихання), як правило, відбувається в них без участі кисню. Для дихання молочнокислі бактерії використовують в овочах, перш за все, шестиатомного цукру (глюкозу, фруктозу). Кінцевий підсумок процесу дихання (бродіння) зазвичай зображують у вигляді короткої схеми:

               C₆H₁₂O₆                           2C₃H₆O₃+18 Ккал               (3)

                       Сахар                            Молочна кислота

Однак процес перетворення цукрів в молочну кислоту, як показують багато досліджень, вельми складний і проходить ряд фаз  з утворенням різноманітнпроміжних продуктів. Схема молочнокислого бродіння по А. І. Опаріну. (рис 2.1).

Як випливає з цієї схеми, видну каталізують  роль у перетвореннях цукру грає фосфорна кислота, а молочна кислота  є лише кінцевим продуктом складного  ланцюга перетворень: гексозодіфосфат-тріозофосфат - фосфорно-гліцеринова кислота - піровиноградна кислота - молочна кислота. Заслуговує на увагу те, що процес перетворення цукрів на спирт в більшій своїй частині аналогічний процесу перетворення їх у молочну кислоту. За А. І. Опаріна, спиртове бродіння проходить за схемою (див. нижче): глюкоза + фосфорна кислота - гексозодіфосфат, що перетворюється на тріозофосфат, з виділенням з останнього гліцерин-фосфату і фосфорно-гліцеринової кислоти, яка Потім перетворюється в піровиноградна кислоту з відновленням фосфорної. Схеми молочнокислого і спиртового бродіння тотожні до утворення піровиноградної кислоти. Але далі при молочнокислому бродінні відбувається відновлення піровиноградної кислоти в молочну, а при спиртовому - піровиноградна кислота розпадається на ацетальдегід і вуглекислоту. Потім ацетальдегід відновлюється в етиловий спирт. Мабуть, цієї спільністю більшій частині перетворень слід пояснити постійну наявність спирту при молочнокислому бродінні овочів. Поява спирту викликається не тільки наявністю дріжджів в бродящей масі, але і утворенням його деякими видами молочнокислих бактерій. А. П. Ситников відзначає здатність до утворення спирту у В. brassicae fermentati (бактерії квашення капусти), які в сприятливих умовах, (в суслі з крейдою) можуть довести її зміст до 2,4 об'ємного відсотка. У наших дослідах ми спостерігали утворення спирту в квашеній капусті навіть при низьких температурах квашення - 2-5 °C, при яких діяльність дріжджів майже припиняється. При цьому спирт накопичувався в межах 0,2-0,3%. При більш високих температурах в капусті накопичується до 0,7% спирту.[18]

 

      

Рис.2.1. молочнокисле бродіння за А. І. Опаріним

У перетвореннях  цукрів активну роль грають і бактерії coli aerogenes. Бродіння цукрів, що викликається цими бактеріями, як зазначають Я. Я. Нікітінський, А. П. Ситников та інші, супроводжується  виділенням вуглекислоти, водню, а іноді  і метану. Загальний характер бродіння, що викликається В. coli, можна представити  у вигляді наступної реакції:

2C₆H₂O₆+H₂O    C₂H₅OH+CH₃COOH+2CH₃CHOHCOOOH+2CO₂+2H₂             (4)

                            (спирт) (оцотова кислота)    (молочна кислота)

Іноді ж при  бродінні, що викликається цими бактеріями, утворюються янтарна, пропіонова і  мурашина кислоти. Таким чином, участь В. coli в бродінні цукрів призводить до накопичення великої кількості  продуктів, наявність яких небажано в квашених овочах. Цього не можна  сказати про спирт, наявність  якого в невеликих кількостях (до 0,7%) у квашеній капусті призводить до утворення складних ефірів, які  надають їй характерний аромат і  підвищують її смакові достоїнства.[19]

У відомих  умовах у перетворенні цукрів беруть участь і маслянокислі бактерії, які  в якості джерел енергії використовують, крім цукрів, солі органічних кислот, крохмаль, пектинові речовини, гліцерин та ін. Розкладання цукрів маслянокислих  бактерій йде по такій короткій схемі:            

             C₆H₁₂O₆                       C₃H₇COOH+2H₂+15 Ккал                    (5)

В залежності від складу живильного середовища і  умов бродіння маслянокислі бактерії виділяють в якості продуктів  обміну масляну кислоту, вуглекислий  газ, водень, а в деяких випадках етиловий і бутиловий спирти, оцтову і мурашину кислоти, ацетон та ін. В  результаті бродіння цукрів і під  впливом внесеної солі відбуваються зміни хімічного складу овочів і  їх фізичних властивостей. Натомість  зброджуваного цукру в овочах з'являються молочна кислота, спирт  та інші продукти. Зменшується вміст  азотистих речовин, частина яких витрачається на розвиток мікрофлори. Колоїди овочів під впливом кислот набухають, що викликає зміну структури  плодової м'якоті і її консистенції. Обсяг одних овочів (огірки, капуста) зменшується, інших (буряк) - збільшується. Питома вага овочів, як правило, збільшується, так як втрачений ними цукор, азотисті і мінеральні речовини з надлишком  компенсуються введеної сіллю і  утвореними продуктами бродіння - кислотою, спиртом і пр. Крім того, значна частина  повітря в плодової тканини заміщається  розсолом. Змінюється обсяг і абсолютна  вага овочів, різко змінюються їх смакові  м ароматичні гідності, як наслідок зміни хімічного складу під впливом  бродіння і введених спецій.[20]

У результаті всіх цих змін при квашенні виробляються цілком нові продукти як за хімічним складом, так і за фізичними властивостями  та смаковими особливостями, найчастіше лише за зовнішнім виглядом нагадують  свіжі овочі.[21]

2.4 Аналіз впливу температури  на процес квашення овочів

 

Для проведення аналізу впливу температури при квашенні капусти використовувалось два види капусти білоголової: капуста білоголова першого сорту та другого. Відміність між першим та другим сортом полягає у тому, що капуста першого сорту має качан більшої плотності, ніж качан другого сорту.

Результати  вимірювання показали,що в перший день після закладання капусти у  дошники з неї починає виділятися велика кількість газів, що розрихлює  ії масу та виштовхує сік на поверхню. За підрахунками, кожен кілограм капусти  виділяє на поверхню до восьми літрів газів. Чим вища температура бродіння тим більша кількість газів виділяється у перщі дні бродіння, розширюючи капусту у об’ємі. На рис 2.2 зображена збільшення маси у відсотках від температури.

Квашення  капусти у великих дошниках ємністю  від 5 до 30 т, в яких капуста лежить шаром товщиною від 1,6 до 3,5 м, створює  різні умови бродіння в сенсі  доступу кисню, впливу зовнішньої температури, відносної вологості повітря, освітлення, тиску і так далі. Якщо верхні шари краще аеруються і схильні безпосередньому впливу зовнішніх умов, то внутрішні шари знаходяться в анаеробних умовах, насичені вуглекислим газом і температура в них в процесі ферментації на 2-3 ° вище зовнішньою. Все це призводить до того, що в різних по глибині шарах процес ферментації проходить по-різному, що обумовлює деякі відмінності в хімічному складі вже сферментірованной капусти в різних шарах дошника.

Рис 2.2 Діаграма залежності температури від маси квашеної квашеної

 

Розширення  об’єму капусти під впливом газів  призводить до того, що при закритті кришок, через края дошників відбувається значна втрата соку капусти.[22]

На рис. 2.3 показано кількість соку,що витікла з дошників при температурі бродіння.

Рис. 2.3 Діаграма витеснення капусного соку з дошників, під час температури ферментації.

Як відомо хімічний склад квашеної капусти  у деякій мірі залежить від умов її ферментації, перш за все від температури. Для характеристики температурного фактору(табл.2.2) відбирать температуру 21°, 11,5°, 5,8°С та продовженність 15,30 ,60 днів відповідно.[23]

 

 

Рис 2.3 Діаграма витеснення капусного соку з дошників, під час температури  ферментації

Таблиця 2.2

Ферментація капусти за заданої температури.

Найменування речовин	У капусті до квашення (у %)	У квашеній капусті
		Тривалість 15 діб при температурі 21°С	Тривалість 30 діб при температурі 15°С	Тривалість 60 діб при температурі 5,8°С
Вода	88,61	89,28	90,69	89,63
Сухі речовини	11,39	10,72	9,31	10,37
Інвертний цукор	4,09	1,31	1,17	0,88
Сахороза	0,11	—	—	—
Загальна кількість цукру	4,20	1,31	1,17	0,88
Загальна кислотність	0,14	1,46	1,38	1,55
Азотні речовини	1,20	1,18	1,17	1,17
Зола(без NaCl)	0,49	0,46	0,45	0,47
Кухонна сіль	2,52	2,63	2,60	2.59
Спирт	—	0,21	0,33	0,24

 

Продовження табл.2.2

Леткі кислоти в перерахунку на оцтову	—	0,12	0,18	0,12
Вітімін С (в мг%...)	42,0	37,5	34,6	32,0

 

Як видно  за даними табл.2.2 ферментація за більш високою температурою(21°С) забеспечує найбільш кращий хімічний склад квашеної капусти у порівнянні з ферментацією при менших температурах, у цьому випадку у квашеній капусті залишається більше цукру, краще зберігається вітамін С, менше накопичується леткіх кислот, спирту. Найкраща якість квашеної капусти, ферментація якої проходила при температурі 21°С , було отримано завдяки молочнокислому бродінню.[24] Енергетичне бродіння забезпечило швидке накопичення кислоти та викликало посилене виділення вуглекислого газу, що загальмувало деякі побічні мікробіологічні процеси.

Однак не завжди повишення температури ферментації  покращує якість квашеної капусти. За рядом показників, капуста у якій процес бродіння відбувався при температури 11,5°С, була гірша, за всіма показниками, за капусту, що проходила процесс бродіння при температурі 8,5°С . Заголом у даній капусті утворилось велика кількість побочних продуктів бродіння – спирту, летких кислот, та мала кількість молочної кислоти, що дуже погано впливає на якість квашеної сировини.[25]

У герметично закритому посуді бродіння капусти  проходить трохи інакше, ніж у  відкритій, що позначається на хімічному  складі квашеної капусти.  Через 60 днів, після закінчення ферментації, що проходила при 7° в середньому, був проведений хімічний аналіз капусти, заквашеної в банках. Дані аналізу (в%) наведено в табл.2.3

 

 

 

 

Таблиця 2.3

Результати  ферментації капусти при температурі 7°С.

Назва речовини	Сировина до квашення(у %)	Квашенна сировина
		У відкритому посуді	У закритому посуді
Вода	89,77	91,16	90,43
Сухі речовини	10,23	8,84	9,57
Загальна кількість цукру	4,21	1,14	1,56
Загальна кислотність	0,14	1,03	1,09
Азотисті речовини	1,38	1,29	1,30
Зола (без NaCl)	0,54	0,47	0,48
Кухонна сіль	2,75	2,96	1,76
Спирт	—	0,33	0,25
Леткі кислоти	—	0,20	0,18
Вітамін С (в мг%)	43,5	25,0	32,8