Физические способы консервирования плодоовощной продукции
Плоды и овощи — незаменимый источник легкоусвояемых углеводов, физиологически активных веществ (витаминов, полифенолов, минеральных соединений, природных антиоксидантов и пищевых волокон). С древних времен были известны лечебные свойства многих видов плодов, овощей и ягод. Однако срок хранения их ограничен, с удлинением срока хранения возрастают потери массы и качества, увеличиваются затраты на хранение.
Поэтому задача консервирования — перевод нестойкого при хранении сырья в продукцию длительного хранения. Производство консервированных продуктов позволяет значительно сократить потери сельскохозяйственного сырья, обеспечить круглогодичное снабжение населения плодоовощной продукцией в широком ассортименте, снизить затраты труда и времени на приготовление пищи в домашних условиях и в общественном питании, для снабжения армии и флота, населения северных районов страны, длительных экспедиций.
В зависимости от исходного сырья и требований, предъявляемых к качеству ожидаемого продукта, выбирают технологическую схему обработки, или консервирование.
Существует много способов консервирования плодоовощной продукции — сушка, охлаждение, замораживание, консервирование солью, сахаром, кислотами и др. Наиболее надежный метод — сохранение продуктов в герметической таре с помощью тепловой обработки (стерилизации или пастеризации).
Плоды и овощи отличаются разнообразием химических, физических и технологических свойств, поэтому для каждого вида выпускаемых консервов разрабатывают технологические инструкции по их производству.
Переработка сырья в районах произрастания способствует уменьшению потерь сырья, ароматических и красящих веществ за счет сокращения сроков хранения и транспортирования свежей продукции и снижению себестоимости готовой продукции. Разработаны типовые проекты цехов малой мощности [З. 3,5 млн. условных банок (муб) в год] для переработки сырья в сельской местности. Ассортимент консервов для выпуска в этих цехах подобран сотрудниками ВНИИ консервной и овощесушильней продукции ВНИИКОП) с учетом сырья, выращиваемого в различных климатических зонах.
Для каждого цеха предусмотрена выработка определенного ассортимента:
В проектах предусмотрена модульная комплектация участков, поэтому можно легко изменять ассортимент выпускаемой продукции. Создана комплексная система машин и оборудования для переработки в цехах малой мощности по предварительной обработке сырья, подготовке его к производству, смешивания различных компонентов, приготовления сиропов и заливок, фасования, стерилизации, оформления готовой продукции. Разработаны технологии для проведения санитарной обработки оборудования. На предприятиях малой и средней мощности перерабатывают более 30 % плодоовощного сырья.
Способы консервирования
В основе современных способов переработки плодов и овощей лежит комплекс факторов воздействия, направленных на регулирование микробиологических и биохимических процессов, протекающих в плодоовощном сырье.
В зависимости от способов воздействия на плодоовощное сырье и происходящих в нем процессов способы переработки условно делят на следующие группы:
Биохимические методы
Это повышение кислотности среды главным образом за счет образования молочной кислоты (основного консервирующего агента), которая образуется в результате направленного культивирования определенных групп микроорганизмов. Плоды и овощи содержат достаточное количество углеводов в легкодоступной форме и все необходимые биологически активные вещества для развития комплекса молочнокислых бактерий, повышающих кислотность продукции до уровня, препятствующего развитию гнилостных бактерий, дрожжей и плесеней. Дополнительно при квашении и солении вносят осмофильный агент — поваренную соль, вызывающую плазмолиз клеток, диффузию клеточного сока в рассол и препятствующую развитию гнилостных микроорганизмов на первых этапах брожения.
Химические методы
К ним относятся маринование и химическая стерилизация.
Маринование — повышение кислотности среды в продукции за счет введения уксусной кислоты. Жизнедеятельность каждого вида микроорганизмов возможна лишь в определенных границах рН среды, выше и ниже которых она угнетается. Для большинства плесневых грибов и дрожжей наиболее благоприятна слабокислая среда с рН 5. 6. Большинство бактерий лучше растет в зоне рН 6,8. 7,3, т.е.в нейтральной или слабощелочной среде. Губительное действие на микроорганизмы некоторых органических кислот, в том числе уксусной, может быть обусловлено не только неблагоприятной концентрацией водородных ионов, но и токсичностью недиссоциированных молекул кислоты.
Зная отношение микроорганизмов к кислотности среды и регулируя ее, можно подавлять или стимулировать развитие микрофлоры, что имеет практическое значение.
Неблагоприятное действие кислой среды на гнилостные бактерии положено в основу хранения некоторых пищевых продуктов в маринованном виде.
Консервирующее действие только в результате повышения кислотности достигается при производстве острых маринадов, содержащих не менее 1,5. 1,8 % уксусной кислоты. Если необходимо получить менее острые маринады, слабокислые (0,4. 0,6 % уксусной кислоты) или кислые (0,61. 0,90 %), применяют дополнительное консервирующее воздействие высокими температурами (пастеризация или стерилизация).
Химическое консервирование предусматривает применение химических веществ, обладающих в той или иной степени бактерицидными и фунгицидными свойствами, для предотвращения развития микроорганизмов в плодоовощных продуктах.
Физические методы
Замораживание применяют как для хранения сырья с целью последующего его консервирования, так и как самостоятельный способ консервирования. Возможно быстрое замораживание только таких продуктов, биологические, химические и физические свойства которых при замораживании существенно не изменяются. Пригодность сырья к замораживанию желательно предварительно проверить.
Консервирующее действие замораживания основано на том, что при температуре ниже —10 °С микроорганизмы не могут развиваться. Даже психрофильные микробы, которые еще размножаются при температуре около — 5 °С, не могут при более низких температурах продолжать свою деятельность, и их обмен веществ необратимые процессы коагуляции белка, изменения в протоплазме клеток, разрыв клеточной оболочки и наступает полная гибель растительных и микробных клеток.
Тепловая обработка приводит к инактивации ферментного комплекса сырья, вследствие чего в растительных тканях прекращаются биохимические процессы.
Ультрафиолетовые лучи (УФ) (лучевая стерилизация) обладают высокой энергией и вызывают фотохимические изменения в поглощающих их молекулах субстрата и клетках микроорганизмов. Наибольшим бактерицидным действием обладают лучи с длиной волны 250. 260 нм. Эффективность воздействия УФ-лучей на микроорганизмы зависит от дозы облучения.
УФ-облучение рекомендуют использовать для дезинфекции воздуха холодильных камер, производственных помещений, в технологическом процессе при асептическом консервировании, для предотвращения инфицирования извне при розливе, фасовании и упаковке пищевых продуктов; для обеззараживания тары и упаковочных материалов. Для стерилизации плодоовощных консервов его не применяют из-за низкой проникающей способности лучей. Считают возможным применение УФ-лучей при стерилизации плодоовощных соков и вин в тонком слое.
Ультразвук (УЗ) — это механические колебания с частотами более 20 кГц (более 2000 колебаний в 1 с), которые находятся за пределом слышимости человека. УЗ-волны могут распространяться в твердых, жидких и газообразных средах и обладают большой механической энергией. С помощью УЗ можно вызвать распад высокомолекулярных соединений, коагуляцию белков, инактивацию ферментов, разрушать частично или полностью многоклеточные и одноклеточные организмы, в том числе и микроорганизмы.
УЗ находит все большее применение в различных отраслях промышленности, в том числе и в пищевой. Разработаны установки для мойки и стерилизации стеклянной тары, предложены технологии по стерилизации воды, жидких пищевых продуктов, в том числе соков и вин.
Электрический ток высокой (ВЧ) и сверхвысокой частоты (СВЧ) — один из видов тепловой стерилизации. Прохождение коротких и ультракоротких электромагнитных волн через среду вызывает в ней появление переменных токов высокой и сверхвысокой частот. В электромагнитном поле электрическая энергия преобразуется в тепловую.
ВЧ-обработку для стерилизации консервов проводят при радиочастотном диапазоне 20. 30 МГц. Более эффективен сверхчастотный нагрев при частоте 2400 МГц, при котором можно проводить непрерывную стерилизацию в потоке.
При СВЧ-обработке физические свойства продукта, размеры банки и другие параметры стерилизуемой продукции мало влияют на режим генератора микроволновой энергии. Благодаря специфическим особенностям этого способа стерилизации его применение перспективно для термической обработки плодово-ягодных консервов.
По сравнению с обычной паровой стерилизацией значительно сокращается время нагревания (1. 3 мин) и лучше сохраняются потребительские свойства готового продукта: аромат, вкус, консистенция, цвет и пищевая ценность. Внедрение указанных видов обработки сдерживается из-за сложности оборудования и контроля температурных параметров технологического процесса. Механизм воздействия на микрофлору ВЧ- или СВЧ-энергии до конца не изучен. Гибель клетки наступает в результате теплового эффекта, но некоторые ученые считают, что существует специфическое воздействие электромагнитных волн. Для каждого вида продукта должны быть разработаны свои режимы стерилизации, так как микрофлора по составу и чувствительности сильно различается.
Физико-механический способ
Этот метод основан на пропускании под давлением жидкого продукта через фильтры, размер пор которых меньше размера клеток микроорганизмов. Следовательно, происходит механическое отделение клеток микроорганизмов. Отсутствие тепловой обработки позволяет максимально сохранить все биологически активные вещества. Однако при использовании бестемпературной стерилизации в продукте остаются активные комплексы ферментов, которые влияют на его цвет, вкус и аромат при хранении. Поэтому продукт перед стерилизацией все равно подвергают обработке, направленной на инактивацию ферментов.
Физико-химический способ
Консервирование происходит в результате повышения осмотического давления субстрата. В природе микроорганизмы встречаются в субстратах с разным содержанием растворенных веществ, следовательно, и с разным осмотическим давлением. Многие микроорганизмы чувствительны даже к небольшому повышению концентрации среды. Увеличение концентрации среды выше определенного предела вызывает обезвоживание клеток, при этом поступление в них питательных веществ приостанавливается. В таком состоянии одни микроорганизмы могут длительно сохраняться, другие же быстро погибают.
Производство варенья, джема, повидла и цукатов, засоленной зелени основано на способности сахара и соли повышать осмотическое давление в клетках, что приводит к плазмолизу растительных тканей и частичной гибели микроорганизмов.
Микроорганизмы, устойчивые к высоким концентрациям сухих веществ в субстрате, обычно переходят в анаболитическое состояние и теряют способность к размножению. Однако при хранении указанных видов продуктов они могут и заплесневеть, и забродить за счет развития осмофильных дрожжей и плесеней. Поэтому наиболее эффективно комбинированное консервирование путем применения осмофильного воздействия сахара и температуры (пастеризации).
Источник
Физические методы консервирования продуктов
Консервирование низкими температурами заключается в подавлении жизнедеятельности микроорганизмов, снижении активности ферментов, замедлении биохимических процессов.
Продовольственные товары являются благоприятной средой для развития микроорганизмов. В зависимости от отношения к температуре микроорганизмы делятся на: термофильные, развивающиеся при 50-70 °С; мезофильные — при 20—40 °С; психрофильные — от +10 до —8 «С. К термофилам относятся споровые формы микроорганизмов, споры которых отличаются особой устойчивостью, вследствие чего они могут переносить стерилизацию. К мезофилам относятся многие гнилостные бактерии, вызывающие порчу продовольственных товаров при положительных температурах, а также все патогенные и токсигенные формы бактерий. К консервированию низкими температурами относится охлаждение и замораживание.
Охлаждение — холодильная обработка продуктов и сырья при температуре, близкой к криоскопической, т. е. к температуре замерзания клеточной жидкости, которая обусловлена составом и концентрацией сухих веществ. Различные продовольственные товары имеют разную криоскопическую температуру. Так, для мяса она находится в пределах от 0 до 4 °С, для рыбы — от —1 до 5 °С; для молока и молочных продуктов — от 0 до 8 °С; для картофеля — от 2 до 4 °С;
ДЛЯ ЯБЛОК — ОТ 1 ДО -1 °С.
Охлаждение пищевых продуктов преследует одну общую цель — понижение их температуры до заданной конечной, при которой задерживаются биохимические процессы и развитие микроорганизмов. Хранение при низких положительных температурах обеспечивает сохранение продовольственных товаров в доброкачественном состоянии достаточно длительное время. Так, мясо, рыба, птица могут сохраняться в течение одной-двух недель, яйца — несколько месяцев, а некоторые плоды и овощи — до нового урожая.
Наиболее распространены те промышленные способы охлаждения, которые осуществляются передачей тепла конвекцией, радиацией, теплообменом при фазовом превращении. Охлаждающей средой является воздух, движущийся с различной скоростью. Как правило, охлаждение производится в холодильных камерах, снабженных устройством для распределения охлаждённого воздуха.
Для способов охлаждения, в основе которых лежит конвективный и радиационный теплообмен, характерны невысокие потери продуктом влаги при охлаждении. Это охлаждение продуктов в жидких средах, а также упакованных в непроницаемые оболочки. В жидкой среде охлаждают рыбу, птицу, некоторые овощи; в оболочках и упаковках — колбасные изделия, полуфабрикаты, кулинарные, кондитерские изделия и др.
Охлаждение — наилучший способ сохранения пищевой ценности и органолептических свойств товара, но оно не обеспечивает длительного срока хранения. Так, охлажденное молоко и молочные продукты сохраняются 36—72 ч, мясо — 15-20 сут, рыба — от 2 до 15 сут. В то же время некоторые плоды и овощи срхраняются до 5—10 мес.
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, непрерывнодействующего 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-стери-лизация 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 а-, Р-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 хмического 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.
Источник
