Биологический способ консервирования это

Биологические принципы консервирования пищевых продуктов.

Консервирование– это обработка пищевых продуктов для длительного сохранения их доброкачественности различными способами, которые обеспечивают подавление и прекращение биохимических процессов, происходящих в продуктах под действием ферментов. Консервирование позволяет устранить сезонность в потреблении скоропортящихся продуктов, расширить ассортимент товаров и повысить степень их готовности к употреблению. Кроме того, применение некоторых способов консервирования позволяет получать продукты с иными свойствами, т.е. по существу другие товары.

Качество продукции характеризуется совокупностью свойств, обуславливающих её пригодность (в соответствии с назначением) удовлетворять потребности человека. Важнейшими комплексными показателями качества являются пищевая ценность и свежесть.

Свежесть обычно связывают с сохранением первоначальных свойств, которые, как правило, имеют тенденцию изменяться по времени. В обычных условиях продукты могут портиться под влиянием разных факторов: кислорода; солнечного света; чрезмерно низкой или высокой влажности воздуха (может происходить усыхание и увлажнение продукта); температуры; биохимических или микробиологических процессов.

Порча пищевых продуктов вызывается действием микроорганизмов, поскольку продукты питания являются хорошей питательной средой для микробов. Проникая в пищевые продукты микроорганизмы размножаются, потребляя пищевые вещества, при этом микроорганизмы разлагают цепные вещества с образованием ядовитых дурно пахнущих соединений. Чтобы надёжно предохранить от порчи плоды и продукты растительного и животного сырья необходимо создать такие условия хранения или так видоизменить свойства продуктов, чтобы микроорганизмы были уничтожены или не могли развиваться, а ферменты, регулирующие биохимические процессы были инактивированны.

Стойкость (сохраняемость) продуктов – это способность продуктов противостоять разрушительному действию различных факторов.

Специальная обработка пищевых продуктов для предотвращения их порчи при длительном хранении называется консервированием.

Профессор Яков Яковлевич Никитинский предложил свести все существующие способы консервирования к четырём принципам – биозу, анабиозу, ценоанабиозу и абиозу. Все они отличаются друг от друга по степени отмирания или подавления жизнедеятельности микроорганизмов. Но на практике ни один из указанных принципов не может быть осуществлён в чистом виде, чаще всего они сочетаются.

Биоз – это поддержание жизненных процессов в сырье c использованием для этой цели естественного иммунитета сырья. Принцип консервирования (сохранения на основе биоза) сводится к системе мер, обеспечивающих кратковременное хранение продуктов в свежем виде. Этот принцип применяют при хранении плодов и овощей, транспортировании и реализации живой рыбы, предубойном содержании скота, птицы.

Анабиоз – это замедление, подавление жизнедеятельности микроорганизмов и процессов в сырье и пищевых продуктах при помощи различных физических, химических и биохимических факторов. При этом микроорганизмы всегда переводятся в анабиотическое состояние, а жизненные процессы в сырье, как правило, прекращаются полностью, ферментативные процессы тормозятся.

На этом принципе основаны многочисленные методы консервирования пищевых продуктов:

· хранение пищевых продуктов при низких положительных и отрицательных температурах;

· сушка и вяление (само по себе снижение влаги до 12-25% не убивает микроорганизмы, но будучи высушенными вместе с продуктами микроорганизмы довольно быстро погибают);

· посолка и добавление сахара (за счёт добавления поваренной соли или сахара снижается осмотическое давление, и такие условия препятствуют жизнедеятельности микроорганизмов; но высокие концентрации соли или сахара не разрушают микроорганизмы, а только приостанавливают их жизнедеятельность);

· создание низкого рН (за счёт добавления пищевых кислот – уксусной или лимонной – угнетается деятельность гнилостных микроорганизмов);

· насыщение углекислотой (нарастание концентрации углекислоты угнетает рост микроорганизмов и замедляет окислительные процессы);

· хранение под вакуумом в герметичной упаковке (задерживает окислительные процессы и угнетает рост микроорганизмов).

Ценоанабиоз – это новое или вторичное торможение жизни. Принципы основаны на подавлении вредной микрофлоры за счет создания условий для жизнедеятельности полезной микрофлоры, способствующей со-хранению продукта. Этот принцип лежит в основе ряда методов консервирования плодов, овощей и молочных продуктов (при квашении капусты, при производстве кефира, йогурта, простокваши, сметаны и других кисломолочных продуктов).

Абиоз — прекращение жизнедеятельности микроорганизмов в продуктах.

На принципе абиоза основано много методов консервирования:

· тепловая пастеризация и стерилизация;

· применение электрического тока высокой и сверхвысокой частоты;

· применение антисептиков, то есть веществ, ядовитых для микроорганизмов (например, бензоата натрия, озона, перекиси водорода, сорбиновой кислоты и её производных);

· применение антибиотиков, то есть бактерицидных веществ, продуцируемых живой клеткой;

· обеспложивающие фильтры Зейца и Сальникова, которые при фильтрации задерживают прохождение микробов;

· ионизирующее (ультрафиолетовое) излучение.

Консервирование продуктов, как правило, изменяет потребительские свойства продуктов, их качества; не редко разрушаются витамины.

Лучшим способом консервирования следует признать тот, при котором возможно более длительное хранение продукта при его незначительных потерях и наилучшем сохранении всех вкусовых и питательных свойств. Этим требованиям отвечает применение искусственного холода.

Дата добавления: 2016-02-04 ; просмотров: 3106 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Биологическое консервирование

Для квашения растительных продуктов также используется молочнокислое брожение. Достоинство этого способа хранения в том, что продукты не вводят химические консерванты, они не подвергаются термическим воздействиям. Сохранение достигается благодаря развитию в нем молочнокислых бактерий. Вещества, особенно молочная кислота, образующиеся в процессе жизнедеятельности этих микроорганизмов ингибируют возбудителей порчи (гнилостных, маслянокислых и других бактерий). Квашеные овощи и фрукты приобретают приятные органолептические свойства и оказывают полезное воздействие на организм человека.

Молочнокислое брожение находит широкое применение для биологического консервирования кормовых растительных материалов: силосование, приготовление сенажа.

Силосование – сложный микробиологический процесс. С растительной массой попадает огромное количество микроорганизмов, которые начинают бурно размножаться. Питательной средой для них служат главным образом соки растений. Техника силосования такова, что создаются условия для жизнедеятельности молочнокислых бактерий и подавления вредных микробов.

После закладки и утрамбовки растительной массы аэробные бактерии быстро отмирают. Активно размножаются анаэробные и факультативно-анаэробные виды – представители энтеробактерий, Clostridium, Bacillus, Streptococcus, Leuconostoc, Lactococcus, Pediococcus, Lactobacillus. В первые дни из группы молочнокислых бактерий доминируют кокки и молочнокислые палочки – L.brevis, L.casei, L.fermenti, L.plantarum. Особо важную роль играют лактококки, способные конкурировать с грамотрицательными бактериями в начальный период силосования.

В период от 8 до 15 сут. Доминирующая до этого микрофлора вытесняется, увеличивается число педиококков, лейконостоков, гомоферментативных, а несколько позже и гетероферментативных лактобацилл. Ведущую роль в основном и завершающем этапе брожения силосов играют палочковидные формы L.brevis, L.plantarum и педиококки.

В период от 15 до 60 сут. количество микроорганизмов снижается. Направленность микробиологических процессов в заложенной на силосование растительной массы определяется рядом факторов. При содержании в силосе небольшого количества сахара рост молочнокислых бактерий прекращается раньше, чем в силосе с высоким содержанием сахара. Поэтому для стимулирования развития этих организмов вносят дополнительные питательные субстраты (мелассу, сахарную муку, зерновую муку, солод).

Приготовление сенажа. Измельченная и подсушенная до 55-65% влажности растительная масса подвергается биологическому консервированию в силосных сооружениях. Пониженная влажность сенажа замедляет рост и развитие молочнокислых бактерий, но губительно действует на нежелательные микробы.

Особенно результативно при консервировании растительных кормов применение заквасок чистых культур молочнокислых бактерий. Их вносят в измельченную растительную массу в момент закладки в силосное сооружение. Значительной ферментативной активностью обладают штаммы видов L.plantarum, L.casei, Lact.lactis subsp. diastaticus и др. При скармливании животным такого силоса, приготовленного на этих бактериях, активнее подавляется развитие вредных микроорганизмов в кишечном тракте, возрастают привесы.

Квашение капусты осуществляется в присутствии (1,5%) поваренной соли. Завершается процесс через 6-7 суток. Основная микрофлора продукта на заключительном этапе гомоферментативные молочнокислые палочки (L.plantarum и др.). Они накапливаются до 1,5-2,0% кислоты, доводят весь процесс до конца.

При квашении капусты высокий эффект дает использование заквасок.

Соление огурцов. Рассол для засолки огурцов должен содержать 6-8% поваренной соли, в зависимости от массы огурцов, включая различные специи. Первый этап процесса проходит при температуре 20-25 0 С в течение 24-28 сут., так называемая предварительная ферментация, при этом накапливается от 0,3 до 0,4% молочной кислоты. Затем бочки с огурцами помещают в холодильники, ледники, где в течение 40-45 сут. Происходит дальнейшее накопление молочной кислоты (до 1%). Готовый продукт кроме молочной кислоты содержит уксусную кислоту, спирт, следы глицерина и маннита, ароматических веществ.

Квашение яблок. Как и огурцы проводят в бочках. Рассол должен содержать 1,5% поваренной соли, 3% сахара, 1% ячменного или ржаного солода (в виде солодового сусла), 0,25% сухой горчицы. При температуре 12-19 0 С в течение 8-10 сут. Проходит предварительная ферментация, при этом в рассоле накапливается 0,3,-0,4% молочной кислоты. Затем яблоки переносят в холодильник, погреб, ледник, где молочнокислое брожение завершается образованием 0,6-1,5% молочной кислоты. Положительный эффект дает использование заквасок, состоящих из L.plantarum и холодостойкой шампанской расы Sacch.cerevisiae.

С участием тех же видов микроорганизмов протекает спонтанное молочнокислое брожение при засолке помидоров, свеклы, маслин и других продуктов.

Процессы молочнокислого брожения играют большую роль при «мокром» способе обработки кофе, при производстве продуктов питания, например, корейского «кимчи» – сбраживание китайской капусты, редиса и других овощей; индийского «идли» – кислые лепешки из риса и черного горошка и других национальных продуктов.

Источник

Биологические способы консервирования

Эти методы консервирования основаны на использовании биологической активности некоторых веществ, добавляемых для усиления эффекта основного способа консервирования сырья или повышения устойчивости в хранении готовых продуктов (антибиотики, фитонциды).

Применение антибиотиков.Антибиотики—вещества, выделяемые многими бактериями, актиномицетами и грибами. Одни антибиотики обладают бактериостатическим действием — подавляют жизнедеятельность или задерживают размножение микроорганизмов, другие являются типично бактерицидными веществами—вызывают гибель микроорганизмов. Эти свойства антибиотиков позволяют применять их в качестве консервирующих веществ.

Наибольшую активность в сохранении белковых продуктов проявляют ауреомицин (хлортетрациклин), террамицин (окситетрациклин) и хлоромицин. Так, введение в лед ауреомицина в концентрации 0,0001% позволяет значительно увеличить сро­ки хранения охлажденной рыбы.

Антибиотические вещества вырабатываются также высши­ми растениями и животными. Б. П. Токин (1928) обнаружил, что многие растения (чеснок, лук, хрен) выделяют летучие и растворимые в воде вещества, которые обладают бактерицид­ным действием. Эти вещества, названные фитонцидами, оказы­вают либо тормозящее, либо летальное действие. Способы при­менения фитонцидов для удлинения сроков хранения скоропор­тящихся продуктов пока находятся в стадии разработки.

Комбинированные способы консервирования

В технологии рыбных продуктов применяется много способов консервирования, в которых используют два-три и даже более принципов консервирования. Примерами таких комбинированных способов могут служить производство вяленых и копченых продуктов.

Вяление.При вялении сырье вначале подвергают слабому посолу, а затем высушивают на открытом воздухе или в каме­рах при температуре не выше 30—35° С. Эффект консервирова­ния при вялении достигается как за счет уменьшения до 40—50% содержания в тканях воды (ксероанабиоз), так и за счет повышения при этом содержания в тканях соли до 10—12%, в результате чего концентрация соли в остаточной тканевой воде повышается до 24—26% (осмоанабиоз).

Постепенное повышение концентрации соли и уменьшение содержания воды в процессе обработки ослабляет и изменяет характер биохимической активности протеолитических и липолитических ферментов, но не прекращает их действия на белки и липиды. Одни виды микроорганизмов в указанных условиях погибают, другие впадают в стадию анабиоза (споры микроор­ганизмов сохраняют жизнеспособность), поэтому активная микробиологическая порча рыбы прекращается. Однако если в про­цессе хранения нарушается достигнутое в результате вяления содержание воды и соли продукт начинает необратимо портить­ся. В связи с этим вяленая рыба—продукт, требующий строгого соблюдения регламентированных условий хранения.

Копчение.Эффект консервирования достигается при горячем копчении сочетанием термоанабиоза (пропекание) и химанабиоза (копчение), а при холодном копчении—за счет сочетания ксероанабиоза (высушивание), осмоанабиоза (посол) и химанабиоза (копчение). Продукты горячего копчения получаются сочными, с малым содержанием соли, поэтому они неустойчивы в хранении, а продукты холодного копчения — более сухими, со­леными и устойчивыми в хранении.

Источник

ГК «Униконс»

Продвижение и реализация комплексных пищевых добавок, антисептиков и др. продукции.

«Антисептики Септоцил»

Септоцил. Бытовая химия, антисептики.

«Петритест»

Микробиологические экспресс-тесты. Первые результаты уже через 4 часа.

«АльтерСтарт»

Закваски, стартовые культуры. Изготовление любых заквасок для любых целей.

• Вы здесь:
• Библиотека технолога
• Пищевые добавки и ингредиенты
• Флауменбаум Б.Л. — Основы консервирования пищевых продуктов

АНАБИОЗ

На этом принципе основан ряд методов консервирования. Первым из них целесообразно описать тот, в котором этот принцип выражен в наиболее чистом виде. Таким методом является холодильное хранение сырья и пищевых продуктов. В этой группе методов консервирования имеет наибольшее промышленное значение.

Искусственный холод нашел применение в пищевой промышленности в двух модификациях: а) умеренный холод, вызывающий охлаждение сырья и продуктов его переработки до такого температурного уровня,, который, будучи на 10-15°С ниже комнатной температуры, не опускается ниже минус 1 — минус 3°С, т. е. ниже той температуры, при которой сырье и пищевые продукты замерзают; б) более низкие температуры, под действием которых сырье и пищевые продукты замерзают (замораживание).

Применение умеренного холода — холодное хранение, или хранение в охлажденном состоянии.

При пониженных температурах сильно замедляются биохимические процессы, протекающие в растительном сырье, а также резко снижается активность Микроорганизмов, большинство которых лучше всего развивается при 37°С.

Особенно резко отражается температура хранения на таком важном биохимическом процессе, как дыхание. Чем выше температура хранения, тем больше интенсивность дыхания и тем меньше продолжительность жизни плода. С понижением температуры интенсивность дыханий сильно замедляется, время хранения плодов возрастает.

На рис.8 приведены данные Ф.В. Церевитинова [34] об интенсивности дыхания груш при различных температурах хранения. Рассматривая рис. 8, необходимо иметь в виду, что подъем кривой интенсивности дыхания означает начало старения плода (начало так называемого климактерического периода), а расстояние по горизонтали между начальной и конечной точками кривой, указывает продолжительность жизни плода.

Рис. 8. Кривые интенсивности дыхания груш при температуре (в °С):
1 — 21; 2 — 15,5; 3 -12; 4 -10; 5 — 4,5; 6 — 2,8; 7 – 1,1; 8 — 0,25

Рис. 8 доказывает, что при температуре 21°С климактерический подъем достигает максимума в течение 10-12 дней. С понижением температуры хранения интенсивность дыхания постепенно уменьшается и при температурах холодильного хранения (около 0°С) продолжительности жизни плода достигает 5-6 мес. при небольшом максимуме подъема интенсивности дыхания.

Снижение биологической и биохимической активности плодов и микроорганизмов при понижении температуры объясняется, с одной стороны, известной зависимостью скорости химических реакций от температуры, а с другой — тем, что цитоплазма-г носитель жизненных функций микробных и растительных клеток наркотизируется под влиянием холода и проницаемость ее падает. Из-за этого замедляется, обмен веществ: Снижается поступление кислорода извне через сузившиеся поры цитоплазменной мембраны, уменьшается подача изнутри сахаристого сока в капиллярные каналы оболочки — жизнь клетки замирает; не прекращаясь совсем, и клетка впадает в состояние анабиоза. Кроме того, снижается и активность ферментов.

На рис. 9 показано изменение клеточной проницаемости ткани, яблок приа понижении температуры. Из рисунка видно, что с понижением температуры падает и проницаемость. При обратном процессе отогревании — клеточная проницаемость снова возрастает, достигая первоначального значения, что свидетельствует о полной обратимости происшедших в клетке изменений.

Рис. 9. Изменение клеточной проницаемости ткани яблок при понижений температуры:
1 — охлаждение; 2- отогревание после охлаждения; 3 — замораживание; 4 — отогревание после замораживания

Таким образом, данный способ консервирования основан на одновременном снижении биологической активности как сырья, так и микроорганизмов.

Метод холодного хранения дает возможность сохранить сырье при минимальном изменении его натуральных свойств в течение нескольких недель, т. е. гораздо дольше, чем метод биоза.

Хранение в замороженном виде.

Этот Метод заключается в том, что сырье или пищевой продукт замораживают до температуры, значительно более низкой, чем соответствующая температура замерзания, и затем в таком виде хранят

Замороженные пищевые проекты и сырье можно сохранять в течение многих месяцев, т.е. значительно дольше, чем при использовании умеренных пониженных Температур. Это объясняется не только» чисто количественной разницей в низкотемпературном уровне процессов замораживания и холодного хранения, но и тем, что в замороженных пищевых продуктах большая часть влаги превращена в твердое состояние. Поэтому микроорганизмы, которые питаются осмотическим путем — всасыванием жидких питательных сред, лишаются возможности использовать отвердевшие пищевые продукты, содержащие небольшую долю влаги в жидком состоянии.

Кроме того, из-за отсутствия жидкой фазы прекращается деятельность ферментов, в связи с чем приостанавливаются и биохимические процессы.

Тот факт, что общепринятый температурный уровень, до которого доводят почти все замораживаемые пищевые продукты, составляет минус 18°С, и объясняется главным образов тем, что при этой температуре подавляющее количество влаги превращается в лед.

Для определения количества вымороженной влаги при разных температурах в специальных руководствах приводятся более или менее сложные формулы. Однако существует довольно простое правило, пользуясь которым можно с достаточной точностью рассчитать количество вымороженной влаги.

Установлено, что после того, как достигнута точка замерзания, дальнейшее понижение температуры вдвое приводит к вымерзанию примерно половинного количества оставшейся влаги. Так, например, если криоскопическая температура для данного продукта минус 2°С, то при понижении температуры до минус 4°С вымерзнет половинное количество имеющейся влаги. При дальнейшем понижении температуры вдвое, т. е. до минус 8°С, согласно этому правилу вымерзнет половинное количество оставшихся 50% влаги, т. е. 25%, а всего к этому моменту 75% воды превратится в лед. Произведя аналогичные вычисления, получим, что при минус 16°С количество вымерзшей воды составит 87,5%, при минус 32°C — 93,8% и т. д.

Если проанализировать приведенный пример, получается, что подавляющее количество влаги превращается в лед уже при минус 16°С и вряд ли есть смысл доводить температуру замораживания до минус 32°С, поскольку образующиеся при этом дополнительно 6% льда не могут существенно отразиться на жизнедеятельности микроорганизмов.

Так как температура замерзания многих видов сырья и пищевых продуктов бывает ниже минус 2°С, очевидно, и было решено, что при минус 18°С подавляющее количество влаги должно вымерзать в любых пищевых продуктах. И действительно, по данным Ф.В. Церевитинова, при температуре минус 18°С из овощей вымерзает 84-91% воды, а из плодов 71-80%.

Необходимо иметь в виду, что при использовании метода замораживания сырья и пищевых продуктов принцип анабиоза относится (да и то не в полной мере) только к микроорганизмам, а плоды и овощи, например, как живой организм погибают.

Причин гибели растительной клетки при замораживании может быть несколько:

• непосредственное действие низкой температуры;
• обезвоживание цитоплазмы в процессе льдообразования;
• ядовитое действие повышенных концентраций ионов;
• механическое давление льда на обезвоженную цитоплазму.

Хотя каждая из этих причин имеет значение, однако основной причиной гибели клетки считают последнюю. Конечно, имеет, например, значение химическое раздражение цитоплазмы, возникающее из-за того, что по мере обезвоживания клетки концентрация кислот и солей в сгустившемся и еще не затвердевшем клеточном соке увеличивается. Однако ясно и то, что в результате обезвоживания и сближения коллоидных мицелл создаются благоприятные условия коагуляции при любом раздражении, прежде всего вызываемом механическим давлением льда. Фактически получается, что тысячи ледяных игл впиваются в нежную живую ткань цитоплазменной мембраны, вызывают коагуляцию составляющих ее коллоидов, необратимое увеличение клеточной проницаемости и смерть клетки.

Картина изменений клеточной проницаемости при замораживании яблок показана на рис. 9.

Из рисунка видно, что по мере понижения температуры клеточная проницаемость падает. При обратном же процессе — отогревании — она резко возрастает и быстро, минуя первоначальную величину, достигает высоких значений, характерных для убитой ткани.

Таким образом, гибель живой клетки при замораживании связана с образованием большого количества льда. Поэтому и погибают как живой организм при замораживании плоды и овощи, в которых образуется большое количество льда и в отношении которых, следовательно, действует третий принцип — абиоза.

Такие же живые объекты, которые содержат мало воды, выдерживают, не погибая, очень низкие температуры. Например, сухие семена растений переносят температуру, близкую к абсолютному нулю — 273°С, а яйца некоторых насекомых выживают при — 190°С. Многие вегетативные формы микроорганизмов погибают при низких температурах, споры же, содержащие гораздо меньше свободной влаги, выживают, впадая лишь в анабиотическое состояние: низкая температура, отсутствие капельно-жидкой влаги мешают осуществлению осмотического питания микроорганизмов и замедляют биохимические реакции в клетке. Поэтому пищевые продукты могут сохраняться в замороженном виде долго, примерно 6-12 мес.

Некоторые химические изменения в замороженных плодах и овощах происходят: инвертируется сахароза, несколько увеличивается кислотность, снижается количество дубильных веществ. Однако эти изменения не приводят к сколько-нибудь заметному ухудшению качества продукта. Напротив, в ряде случаев достигается более гармоническое сочетание пищевых веществ, чем было в сырье до замораживания, уменьшается терпкость, лучше проявляется естественный аромат плодов.

Гораздо больше снижается качество замороженных плодов и овощей из-за гистологических изменений, происходящих при замораживании. Дело в том, что образующийся при замораживании лед не только повреждает цитоплазменную мембрану, но и разрывает клеточные оболочки, обусловливающие форму клетки. Пока сырье находится в замерзшем, твердом, состоянии, этого невидно. Но после оттаивания, особенно нежных видов растительного сырья — вишни, абрикосов, персиков и т. и. — видно, что они потеряли форму, резко размягчились, приобрели дряблую консистенцию, из них самопроизвольно вытекает большой количество сока.

Особенно резкие изменения в структуре растительной ткани происходят при медленном замораживании, когда температура окружающей сырье среды не намного превышает конечную температуру замораживаемых плодов (например, если плоды помещают в холодильные камеры с температурой воздуха минус 20°С и замораживает до достижения ими температуры минус 18°С).

В этом случае по мере отвода тепла температура растительной ткани постепенно понижается, пока не достигает криоскопической точки; первый кристаллик льда образуется не внутри клетки, а в межклеточном пространстве. Внутри клетки находится сок, содержащий сахара и другие вещества, создающие температурную депрессию. Межклеточное же пространство смочено чистой влагой, замерзающей при 0°С.

Итак, в том месте, где образовался кристаллик льда, получается «сухая» точка, в которой меньше жидкой влаги, чем в окружающей среде. Благодаря разности концентрации влаги между окружающей средой и местом, где находится кристаллик, начинается диффузионное перемещение ее к последнему. А так как отвод тепла в этом случае происходит медленно, то получается, что образовавшийся кристаллик медленно «отсасывает» диффузионным путем на себя замерзшую влаху, постепенно увеличиваясь в размере. В том месте, куда сила диффузионного отсасывания влаги не достает, создаются условия для возникновения нового кристалла льда, который тоже принимается насасывать влагу и постепенно увеличивается в размерах. Таким образом, при медленном замораживании в ткани образуется относительно небольшое количество крупных кристаллов льда, которые своими грубыми острыми гранями режут и рвут клеточную оболочку.

При быстром же замораживании (когда, например, плоды обдуваются в скороморозильном аппарате воздухом, охлажденным до минус 30-35°С) образовавшийся кристаллик льда начинает отсасывать на себя влагу и из-за быстрого отвода тепла сейчас же создаются условия для образования рядом с первым второго кристаллика, потом третьего» десятого и т.д. Таким образом, при быстром замораживании образуется множество очень мелких кристаллов. Эти кристаллы также прирезают клеточную оболочку и, добираясь до цитоплазменной мембраны, повреждают ее, убивая клетку. Но клеточная оболочка мелкими кристаллами повреждается в значительно меньшей мере, чем крупными, поэтому при быстром замораживании форма плодов сохраняется лучше, чем при медленном.

Чтобы нежные виды растительного сырья меньше повреждались, их замораживают иногда в крепком сахарном сиропе (30-60%). Как известно, с повышением содержания в растворе сухих веществ температура замерзания понижается, следовательно, при одной и той же конечной температуре замораживания в плодах, находящихся в сиропе, образовываться гораздо меньше льда, чем в плодах, замороженных в натуральном виде. Однако и этот способ имеет свои недостатки. Плоды, находящиеся в сиропе, несколько сморщиваются из-за осмотического отсасывания из них влаги, приобретают излишнюю сладость.

Таким образом, метод замораживания позволяет сохранять сырьё и пищевые продукты значительно более длительное время, чем хранен яме в охлажденном состоянии, однако качество замороженного сырья

Следует иметь й виду еще одну особенность метода замораживания, которая осложняет и сдерживает его широкое применение. Дело в том, что, однажды заморозив пищевые продукты до -18°С, следует поддерживать эту температуру до тех пор, пока продукт не попадет на стол к потребителю. Стоит лишь — пусть на короткое время — несколько повысить температуру замороженного пищевого продукта, хотя бы до минус 10°С, как микроорганизмы, оправившись, от шока, вызванного воздействием температурного уровня минус 18°С, возвращаются к нормальной жизнедеятельности, которую уже не остановить повторным понижением температуры среды до минус 18°С.

Вот почему использование метода замораживания требует соблюдения принципа так называемой единой холодильной цепи; это означает, что на протяжении всего пути, который проходит пищевой продукт от цеха заморозки до потребителя, должна, пролегать нигде, не прерываемая «ледяная дорожка» с постоянным температурным уровнем в минус 18°С. В этой холодильной цепи имеется несколько звеньев!.

Первое звено — цех заморозки — наиболее короткое, ибо время замораживания сырья, как правило, не превышает нескольких часов. Второе звено — холодильные камеры, примыкающие к цеху заморозки, где замороженная продукция должна храниться до отгрузки ее с завода. Это довольно длинное, ибо здесь температуру минус 18°С приходится поддерживать иногда в течение нескольких недель — до тех пор, пока не возникнет надобность отгрузить замороженную продукцию по назначению. В продолжение всего этогo длительного времени хранения холодильные установки должны; непрерывно работать, генерируя холодна уровне минус 18°С.

Для отгрузки замороженной продукции необходим специальный транспорт: железнодорожные вагоны или автомашины, снабженные холодильными установками, позволяющими поддерживать температуру минус 18°С. Так что если на заводе имеется железнодорожная ветка, то к рампе холодильных камер подгоняют специальный железнодорожный вагон и быстро перегружают в него продукцию из холодильных камер. Если же железнодорожной ветки на заводе нет, пользуются специальным транспортом.

Следующее звено холодильной цепи — распределительные холодильники в том городе, куда прибыла замороженная продукция. Назначение их — снабжать по мере надобности торгующие организации. Здесь также поддерживается стабильная температура — минус 18°С.

Последние Звенья единой холодильной цепи — склады магазинов и охлаждаемые прилавки в самих магазинах.

Наконец, индивидуальный потребитель, если у него нет надобности использовать приобретенную в магазине замороженную продукцию в день покупки, хранит ее некоторое время в домашнем холодильнике, пусть не при -18°С, но, во всяком случае, при пониженных температурах.

Таким образом, применение холода — эффективный метод консервирования пищевых продуктов, но довольно сложный и дорогой.

Создание высоких концентраций осмотически деятельных веществ

Как отмечалось в предыдущем разделе, осмотически деятельные вещества при достаточной концентрации вызывают плазмолиз растительных и, что особенно важно, микробных клеток, в результате чего они впадают в анабиотическое состояние и теряют способность портить пищевое продукты.

В качестве осмотически деятельных веществ для консервирования пищевых продуктов применяют сахар и соль. Чтобы надежно сохранить таким способом пищевые продукты, следует вызвать стойкий плазмолиз микробных клеток, а для этого необходимы довольно высокие концентрации этих веществ: 70% сахара или 10-12% соли (как раз в соответствии с их молекулярными массами, которые относятся между собой как 6:1).

Консервирующее действие сахара используется при изготовлении таких продуктов, как варенье, джем, повидло. Эти продукты получаются увариванием подготовленных плодов с сахарным сиропом или с сахаром. В процессе варки в результате действия высокой температуры растительное сырье как живой организм погибает. Погибают и те микроорганизмы, которые находились до варки в сырье и сахаре. Принцип же анабиоза относится к тем микроорганизмам, которые попадают в готовую продукцию при хранении ее и не могут там развиваться из-за высокого осмотического давления в окружающей среде. Полной гарантии долгосрочного хранения пищевых продуктов метод не дает. Поэтому консервирующее действие сахара приходится иногда дополнять обработкой расфасованных в герметическую тару продуктов пастеризацией. Консервирующее действие концентрированных растворов соли используется для засола рыбных и мясных продуктов. Овощи одной лишь поваренной солью не консервируют, однако в некоторых случаях при фасовке, например, томатной пасты, содержащей 30% сухих веществ, в негерметическую тару (бочки) в нее добавляют с целью консервирование 10% соли.

Сушка

Микроорганизмы питаются осмотическим путем, всасывая питательные вещества. Поэтому все микробы для своего развития требуют определенного содержания воды в окружающей среде. Минимум влажности, при котором возможно развитие бактерий, составляет 25-30%, а плесневые грибы требуют не менее 10% влаги. Попадая в сухую среду, микробные клетки отдают осмотическим путем свою влагу, плазмолизируют и прекращают жизнедеятельность.

При высушивании влажность овощей и плодов доводят до 8-25%, т. е. до уровня, который препятствует развитию микроорганизмов.

Плоды и овощи при подготовке к сушке и в процессе самой тепловой сушки проходят такую обработку, при которой они как живой организм погибают. Погибают при нагревании и микроорганизмы. Когда говорят о принципе анабиоза применительно к сушке, имеют в виду микроорганизмы, которые попали на поверхность сушеных продуктов в процессе хранения. Эти микробы плазмолизируют и сохраняются длительное время в состоянии анабиоза. Если только высушенный продукт увлажнить, микробы вновь оживают, начинают размножаться и вызывают порчу продуктов.

Сушка как метод консервирования пищевых продуктов имеет много достоинств. Технология и применяемая аппаратура отличается простотой. Масса и объём сырья в процессе сушки уменьшаются в несколько раз, чем достигается большая экономия тары, площадей доя хранения и транспортных средств. Сушеные продукты не слишком прихотливы к условиям хранения, не нуждаются в герметической упаковке, не требуют особых хранилищ.

Основной недостаток качества сушеных продуктов заключается в плохой восстанавливаемости их естественных свойств при вторичном оводнении перед употреблением в пищу. Многие виды сушеных плодов и овощей плохо набухают при варке, остаются морщинистыми и жесткими.

В настоящее время известны новые, высокоэффективные, методы сушки, позволяющие интенсифицировать процесс и получить сушеную продукцию высокого качества. Один из таких методов — сублимационная сушка, при которой сырье самозамораживается в атмосфере глубокого вакуума, в результате чего влага возгоняется, переходит из твердого агрегатного состояния в парообразное, минуя жидкую фазу. При таком методе сушки молекулярная структура материала мало изменяется, высушенный материал отличается высокой пористостью, в результате чего первоначальные свойства сырья быстро восстанавливаются при оводнении. Высушенные сублимационным методом пищевые продукты сохраняют первоначальный объем, цвет, запах, вкус и биологическую ценность,

В то же время сублимационные установки сложны и энергозатраты в них велики. Герметическая тара для хранения высушенных сублимационным способом пищевых продуктов обязательна.

Хранение в регулируемой атмосфере

Как, уже было указано, при доступе воздуха жизнедеятельность плодов протекает нормально, Недозрелые плоды продолжают созревать. В процессе кислородного дыхания сахара окисляются, превращаясь в углекислый газ и воду:

при этом выделяется 2820 кДж тепла.

Таким образом на 1 моль поглощенного кислорода выделяется 1 моль диоксида углерода (углекислого газа), а так как моли всех газов занимают один и тот же объем, то получается, что объем поглощаемого кислорода равен объему выделяемого диоксида углерода.

Если хранить плоды в газонепроницаемом помещении, то кислород из атмосферы, содержащей 79% N₂ и 21% O₂, будет расходоваться на дыхание, а взамен израсходованного кислорода в атмосферу будет выделяться равный объем диоксида углерода. При этом, как видно из предыдущего, сумма объемов (O₂ +CO₂) есть величина постоянная, равная 21%. Если, например, кислорода в атмосфере хранилища осталось 16%, значит диоксида углерода накопилось 5%.

Когда весь кислород израсходуйся, состав атмосферы хранилища будет такой: азота — 79%, диоксида углерода — 21%. При этом начнется бескислородное дыхание, сопровождаемое дальнейшим накоплением СO₂ и образованием спирта, чего допускать нельзя, ибо полное прекращение нормального дыхания приводит растительную клетку к гибели.

Однако давно уже было замечено, что если в атмосферу хранилища ввести за счет жизнедеятельности плодов диоксид углерода, в таких количествах, при которых интрамолекулярные явления еще не наступают (до 10%), то дыхание плодов не прекращается совеем, а только замедляется. Благодаря этому замедляется расходование питательных веществ клетки и срок хранения сырья в такой видоизмененной, или, как говорят, модифицированной, атмосфере удлиняется.

Точно так же влияют повышенные количеств СO₂ в воздухе и на микроорганизмы.

В связи с этим и возник метод консервирования, включающийся в хранении растительного сырья в атмосфере с пониженным содержанием кислорода и содержащей СO₂. Данный метод, впервые разработанный в СССР школой проф. Никитинского, первоначально получил название газового хранения.

Раньше считали, что оптимальный состав модифицированной атмосферы может быть представлен газовой смесью/имеющей рецептару: N₂ — 79%, O₂ — 11%, СO₂ — 10%. При этом создание нужной концентрации диоксида углерода в хранилище достигалось не ведением газа извне, а благодаря физиологической активности сырья, образующего С0₂:из запасных веществ клетки. Газовая среда такого состава иногда применяется и в настоящее время.

Дальнейшие исследования ученых в нашей стране (Л.В. Метлицкий, А. А. Колесник др.). и за рубежом показали, что в разных случаях, для различных видов плодов, даже для разных помологических сортов одного и того же вида сырья оптимальный состав модифицированной атмосферы меняется. При этом можно получать газовые смеси разного типа.

В так называемых нормальных газовых смесях суммарное содержание кислорода и диоксида углерода соответствует приведенному свыше стехиометрическому расчету, т.е. 21%, В пределах этой суммы кислород составлял 11-16%, диоксид углерода — oт 10 до 5%, количество азота оставалось неизменным 79%.

Позднее было установлено, что в ряде случае оптимальными являются газовые смеси, в которых сумма СO₂ и О₂ меньше 24%. Такие смеси называют субнормальными. Наибольшее распространение имеют субнормальные смеси, в которых содержится 3-5% кислорода, 3-5% углекислого газа и 90-94% азота.

Субнормальные газовые смеси уже нельзя получить только за счет физиологической активности сырья и естественной вентиляции хранилища например, необходимо снизить содержание кислорода до 5%, то количество диоксида углерода должно возрасти в результате дыхания до 16%. При необходимости снизить также и содержание CО₂ в смеси, скажем, до 5%, необходимо избыток СO₂ связать с каким-нибудь химическим поглотителем. Для этого составляют схему: камера хранения — скруббер (поглотительный аппарат) — камера хранения. Воздух из камеры хранения, обедненный кислородом и обогащенный СO₂, прокачивают через скруббирующее устройство, где избыток СO₂ связывается каким-нибудь (чаще щелочным) химическим поглотителем, например едким натром или поташем, откуда снова подается в камеру хранении. При этом образуется бикарбонат натрия

NaOH + СO₂ → NаНСО₃

или бикарбонат калия

Тогда в рассмотренном примере можно добиться получения газовой смеси состава: O₂ — 5%, СO₂ — 5%, N₂ -90%, или же любой, в которой сумма O₂ и СO₂ меньше 21%.

Субнормальные газовые смеси можно также создавать, подавая их в камеру хранения из каких-либо внешних источников, например, из специальных газогенераторов или баллонов.

В нормальных газовых смесях основным консервирующим фактором является накопление в атмосфере довольно значительных количеств СO₂. Снижение же концентрации кислорода, которое не очень значительно — до 11%, практически не влияет на процесс дыхания.

В субнормальных же смесях тормозящее действие на процесс дыхания оказывает не только накопление в атмосфере хранилища определенного количества СО₂, которого раньше в воздухе не было, Но и резкое снижение (до 3-5%) количества кислорода, в результате чего замедляется процесс созревания плодов и, следовательно, стабилизируется на невысоком энергетическом уровне жизнедеятельность сырья.

В настоящее время термин «газовое хранение» для этого метода консервирования не применяют. Чаще всего, его называют хранением в регулируемой атмосфере, в регулируемой газовой среде в контролируемой или модифицированной атмосфере.

Обычно применение субнормальных газовых смесей, сочетают с использованием пониженных температур (0 — плюс 5°С). Бывают же субнормальные газовые смеси, в которых вовсе нет СO₂, имеется всего 3-5% кислорода основная масса приходится на азот.

Необходимо отметить, что, хотя в регулируемой атмосфере плоды могут храниться 6-8 мес., широкое распространение этого способа в промышленности осложняется «капризностью» сырья в отношении оптимального составь базовых смесей. Здесь имеет значение не только вид сырья, помологический сорт его, но и нестабильные от сезона к сезону местные условия выращивания. Так, по данным Л.В. Метлицкого, для одного итого же сорта яблок Голден Делишес в разных странах установлен одинаковый оптимальный состав газовой среды (табл. 4).

Для яблок различных сортов Международная организация по стандартизации (ИСО) рекомендовала сильно различающиеся по составу газовые среды и оптимальные режимы хранения (табл. 4).

Существует еще один вариант применения регулируемой атмосферы — хранение растительного сырья в селективнопроницаемых пленках. Этот способ заключается в том, что плоды в мелкой или крупной фасовке упаковывают в полиэтиленовые пакеты вместимостью 1-3 кг, ящики с полиэтиленовыми вкладышами вместимостью 25-30 кг, контейнеры с полиэтиленовыми вкладышами вместимостью 500-600 кг, или в полиэтиленовые контейнеры — мешки с диффузионными вставками из другого синтетического материала, являющегося селективнопроницаемым для газов, вместимостью 300-1000 кг.

Поскольку полиэтиленовые пленки не одинаково (селективно) проницаемы для различных газов, как правило, для углекислого газа больше, чем для кислорода, получается, что образующийся при дыхании СO₂ выходит из пакета или контейнера в большем количестве; чем кислород, вследствие чего в емкостях создается вакуум. При этом объем пакета сжимается, из-за чего увеличивается парциальное давление азота. А так как пленка полиэтилена для азота проницаема, то он выходит из пакета, вакуум в котором настолько возрастает, что давлением наружного воздуха пленка пакета прижимается к плоду.

В результате в таких емкостях создается модифицированная микроатмосфера, которую, в известной мере, можно регулировать, подбирая пленки с различной селективной проницаемостью для газов, сорта! и количество плодов, а также температуру в хранилищах. Некоторые исследователи считают создание биологического вакуума при хранении плодов в селективнопроницаемых пленках залогом надежности этого метода консервирования сырья.

Итак, хранение плодов и овощей в регулируемой атмосфере основано на анабиотическом состоянии, в которое впадают как микроорганизмы, так и растительное сырье под влиянием диоксида углерода и пониженного содержания кислорода в атмосфере.

Модификация атмосферы используется также для консервирования продуктов переработки сырья. Большое распространение, например, в консервной промышленности приобрело сохранение виноградного сока-полуфабриката в резервуарах вместимостью 20-50 т на холоде в атмосфере углекислого газа. При этом воздух полностью вытесняют из не заполненного соком пространства резервуара (танка) с помощью СO₂, подаваемого из баллона с таким расчетом, чтобы создать в танке некоторый подпор, примерно 0,05 МПа.

Маринование, спиртование, квашение и спиртовое брожение.

Большинство микроорганизмов, особенно гнилостных, вызывающих порчу плодов и овощей, не может развиваться в кислой среде или в среде, содержащей спирт.

На этом свойстве микроорганизмов основаны такие методы консервирования, как маринование и квашение, спиртование и спиртовое брожение. При этом частные принципы консервирования, положенные в основу каждой «пары» из этих четырех методов, одни и те же. Первая основана на консервирующем действии кислоты, вторая — на консервирующем действии спирта.

При изготовлении маринадов подготовленные плоды или овощи заливают раствором уксусной кислоты, содержащим сахар и соль (бывают маринады на основе молочной; кислоты). Основным консервирующим началом при этом является уксусная кислота, содержание которой в различных маринадах колеблется от 0,6 до 1,2%. Эти небольшие концентрации уксусной кислоты не могут полностью воспрепятствовать развитию плесеней, уксуснокислых бактерий и других микроорганизмов, вызывающих порчу плодов и овощей, поэтому маринование само по себе не может сохранить продукт надолго. Для увеличения срока хранения маринованные продукты фасуют в герметически укупориваемую тару и пастеризуют (или хранят при пониженных температурах). При этом изменяется самый принцип консервирования, который в таком случае сводится уже не к анабиозу микробов, вызванному действием кислоты, а к уничтожению микробов с помощью высокой температуры.

Квашением принято называть такой процесс обработки овощей и плодов, при котором в результате действия молочнокислых бактерий, имеющийся в сырье сахар сбраживается в молочную кислоту по схеме

Накапливающаяся в процессе брожения молочная кислота предохраняет продукт от порчи.

Таким образом, в отличие от маринования консервирующее начало не вносится в пищевой продукт извне, а создается в самом сырье в результате молочнокислого брожения.

Термин «квашение» обычно используют применительно к капусте. В отношении огурцов и томатов пользуются термином «засол» («соление»), а квашеные яблоки называют мочеными. Все это продукты, консервированные с помощью молочнокислого брожения.

Квашение капусты и засол огурцов осуществляются либо самопроизвольно, так сказать, на «своих» молочнокислых бактериях, которое всегда имеются в эпифитной микрофлоре перерабатываемого продукт либо благодаря введению чистой культуры молочнокислых бактерий.

При квашении необходимо создать такие условия, при которых бы молочнокислые бактерии получили свободный доступ к сахаристому соку, находящемуся в клетках растительного сырья. Поэтому к подлежащим квашению овощам добавляют поваренную соль в сухом виде (при квашении капусты) или в виде 7-8%-ного раствора (при квашении огурцов), чтобы вызвать плазмолиз клеток и осмотическое отсасывание из них сока. Овощи покрываются соком, в котором начинают быстро размножаться и сбраживать сахар молочнокислые бактерии. Соль нужна и как вкусовое средство; она оказывает также некоторое консервирующее действие.

Спиртование применяется как метод консервирования плодовых соков в безалкогольной и ликерно-водочной промышленности. Спирт не обладает сильным консервирующим действием, и чтобы предохранить пищевой продукт от порчи, требуются довольно большие концентрации его. Так, дрожжи полностью прекращают свою жизнедеятельность при содержании спирта в среде не меньше 16%. Именно такое количество спирта добавляют в плодовые соки-полуфабрикаты, предназначенные для изготовления безалкогольных напитков.

При спиртовом брожении благодаря деятельности винных дрожжей, имевшихся в эпифитной микрофлоре плодоягодного сырья или внесенных в виде чистой культуры извне, происходит разложение сахара с образованием спирта по схеме

образующийся спирт предохраняет продукт от порчи.

Таким образом, в отличие от спиртования, консервирующее начало не вносится извне, а образуется в пищевом продукте на основе биохимического процесса — спиртового брожения.

Следует иметь в виду, что квашение и спиртовое брожение можно причислить к методам консервирования плодов и овощей лишь с известной условностью, так как в результате процессов брожения происходит сильная денатурация исходного сырья и получается совсем новый продукт. Кроме того, сама цель такой обработки заключается фактически не в консервировании, а в получении нового продукта с определенными желаемыми свойствами; столовое вино — это не консервированный виноградный сок, и изготовляют его не для того, чтобы сохранить впрок сок, точно так же капусту квасят не для того, чтобы ее законсервировать, а чтобы получить закусочный продукт или приправу ко второму обеденному блюду. Однако, будучи изготовленными, эти продукты действительно хранятся благодаря анабиотическому подавлению микробов с помощью кислоты или спирта.

Источник