2017-12-16
7859
1. Физические методы консервирования
2. Физико-химические методы консервирования
3. Биохимические методы консервирования
4. Химические методы консервирования
5. Комбинированные методы консервирования
Консервирование (от лат. consirvare - сохранять, хранить) — это специальная обработка пищевых продуктов для удлинения сроков их хранения.Методы консервирования — это способы обработки пищевых продуктов из скоропортящегося растительного и животного сырья, которые приводят либо к уничтожению микроорганизмов, вызывающих порчу продуктов, либо к временному прекращению или подавлению нежелательных ферментов, находящихся в продуктах.
Все методы консервирования подразделяют на физические, физико-химические, химические, биохимические, комбинированные.
1. Физические методы консервирования
В основе этих методов лежит использование высоких и низких температур, а также обеспложивающих фильтров, ионизирующих излучений, ультрафиолетовых лучей и ультразвука.
Консервирование высокими температурами. Высокие температуры применяют для уничтожения микрофлоры и инакти-вации ферментов пищевых продуктов. К этим методам консервирования относят пастеризацию и стерилизацию.
|
|
|
Пастеризация проводится при температуре ниже 100 °С. Цель обработки — инактивация ферментов и частичное уничтожение микрофлоры, в первую очередь плесеней, дрожжей, не спороносных микроорганизмов и вегетативных клеток спороносных бактерий. При такой обработке не погибают споры микроорганизмов, поэтому пастеризованные продукты необходимо хранить при низких температурах, и они имеют ограниченный срок реализации. Различаютдве формы пастеризации: короткую — при 85—90 °С в течение 0,5-1 мин и длительную — при температуре около 65 °С в течение 25-30 мин. Иногда для удлинения сроков хранения продуктов проводят многократную пастеризацию — тиндализацию. В этом случае консервируемый продукт после каждой тепловой обработки оставляют на некоторое время (примерно на сутки) в обычных условиях. Эффект, достигаемый тиндализацией, объясняется тем, что при повторных нагревах уничтожаются вегетативные клетки, вырастающие из спор во время выдержки продукта. Тепловую обработку продукта проводят 2—3 раза, пока не достигнут стерильности. Но такой способ консервирования экономически невыгоден.
Пастеризуют различные пищевые продукты: молоко, соки, варенье, джем, плодово-ягодные компоты, пиво и др. При пастеризации плодово-ягодных продуктов и маринадов консервирующий эффект также оказывают содержащиеся в них органические кислоты. В этом случае происходит не частичное, а полное уничтожение микрофлоры.
|
|
|
Благодаря непродолжительному воздействию высоких температур на составные части продукта хорошо сохраняется его пищевая, но несколько снижается биологическая ценность, так как при нагревании частично разрушаются витамины и некоторые другие биологически активные вещества.
Стерилизация — это нагревание пищевых продуктов при температуре выше 100 °С- При этом достигается полное уничтожение микрофлоры. Хорошо стерилизованные консервы могут храниться при обычных температурах в течение несколькихлет.
Для стерилизации продукт помещают в металлическую или стеклянную тару, герметично укупоривают и прогревают в автоклавах при температуре 100—120 °С. Режим стерилизации определяется температурой, до которой нагреваются консервы, и временем выдержки при этой температуре.
На режим стерилизации пищевых продуктов влияет их химический состав. Выбор температуры стерилизации зависит прежде всего от активной кислотности продукта. В зависимости от рН среды различают следующие группы консервов:
1. с низкой кислотностью (рН 5,0 и выше) - молочные и мясные продукты;
2. со средней кислотностью (рН 5,0-4,5)- мясорастительные продукты;
3. кислые (рН 4,5-3,7) - томатопродукты, плодово-ягодные консервы.
Для консервов с низкой кислотностью режим стерилизации должен быть более жестким, чем для кислых. Кроме активной кислотности, играет роль и химическая природа органических кислот. Молочная кислота оказывает более угнетающее действие на микроорганизмы, чем лимонная, а лимонная более угнетающее, чем уксусная. Наличие жира в продукте снижает стерилизующий эффект.
Время прогревания зависит от начальной температуры продукта, его консистенции, вида и размера тары. Густые, вязкие изделия прогреваются медленнее, чем жидкие. Консервы в жестяной таре стерилизуются быстрее, чем в стеклянной, большие банки прогреваются медленнее, чем малые. Время стерилизации консервов обычно колеблется от 60 до 120 мин для мясных, от 40 до 100 мин для рыбных, от 25 до 60 мин для овощных, от 10 до 20 мин для сгущенного молока.
При стерилизации несколько снижается вкусовая и питательная ценность пищевых продуктов, так как при этом происходит гидролиз белков, жиров, углеводов, разрушаются витамины, некоторые аминокислоты (лизин, гистидин, аргинин) и др.
Более прогрессивным является метод асептического консервирования. Сущность его состоит в том, что жидкие и пюреобразные пищевые продукты подвергают стерилизации путем кратковременного высокотемпературного нагрева, охлаждают, а затем расфасовывают в стерильную тару и укупоривают в асептических условиях. Этот метод применяют для консервирования томата-пасты, плодово-ягодных соков, молока и других продуктов. Преимущество такого способа состоит в том, что сокращается время тепловой обработки продукта, в результате чего повышается пищевая ценность консервов; кроме того, для упаковки могут быть использованы полимерные материалы.
Однако и стерилизованные консервы могут подвергаться порче. Наиболее распространенным видом порчи является бомбаж, т.е. вздутие дна и крышки банок.
Бомбаж может быть микробиологическим, который происходит под действием газов, образующихся при разложении продукта микроорганизмами. Наличие микробов в стерилизованных консервах обусловлено различными причинами — нарушением герметичности тары, неправильным проведением процесса стерилизации, использованием недостаточно свежего сырья, нарушением санитарного режима работы и др.
Химический бомбаж возникает в результате взаимодействия кислот продукта и металла банки, при этом образуется газ (водород), который вздувает банку.
Физический бомбаж происходит при нарушении технологического процесса: переполнении банок, замерзании продукта. Этот вид бомбажа в отличие от микробиологического и химического, как правило, не приводит к порче продукта.
|
|
|
Продукты в бомбажных банках подлежат уничтожению, так как они иногда содержат выделенные микроорганизмами токсины, а также ядовитые продукты, образующиеся при распаде белков. При химическом бомбаже в консервированном продукте накапливаются в значительных количествах соли тяжелых металлов, что опасно для организма человека. Консервы с физическим бомбажом могут быть использованы в общественном питании только после предварительной проверки.
Другим видом порчи консервов является плоское скисание — закисание продукта без образования газов. Такой вид порчи чаще всего встречается в овощных и мясорастительных консервах.
Консервирование низкими температурами. Это один из лучших методов длительного хранения скоропортящихся продуктов с минимальными изменениями их химического состава. Низкие температуры замедляют химические и биохимические процессы обмена веществ в тканях, снижают ферментативную активность, приостанавливают развитие микроорганизмов. Чем ниже температура, тем эффективнее задерживаются микробиологические и биохимические процессы. Однако устойчивость к действию холода у разных видов микроорганизмов различна. Наименее устойчивы бактерии, большинство из которых прекращает свой рост при температуре минус 2 °С и ниже.
При замораживании продукта многие бактерии погибают. Плесени и дрожжи более устойчивы к низким температурам, некоторые их виды развиваются при температуре минус 12 °С и ниже.
Консервирование низкими температурами проводят путем охлаждения или замораживания.
Охлаждением называется обработка и хранение пищевых продуктов при температуре, близкой к криоскопической, т.е. к температуре замерзания клеточного сока, которая зависит от состава и концентрации сухих веществ. Для яблок она колеблется от минус 1,4 до минус 2,8 °С, для винограда равна минус 3,8 °С, для лука –минус 1,6, для рыбы – минус 2, для мяса – минус 1,2 °С и ниже.
|
|
|
Продолжительность хранения пищевых продуктов в охлажденном состоянии различна: от 24 ч для молока до 6-10 мес. для плодов и овощей. Охлажденное мясо и рыбу можно хранить до 20 сут. при температуре от 0 до минус 1 °С и относительной влажности воздуха 85-90 %.
Хранение продуктов более указанных сроков приводит ких порче. Например, в охлажденном мясе после 20 сут. хранения при температуре минус 1°С и относительной влажности 85—90 % заметны гидролитический распад белков, начальная стадия окисления жиров и изменение цвета поверхности туши.
Для лучшего сохранения качества охлажденных продуктов процесс охлаждения должен проводиться быстро. Так, для полутуш говядины, свинины хорошие результаты дает двухстадийное охлаждение: на первой стадии продукты охлаждают воздухом с температурой минус 4 - минус о12 С и интенсивной его циркуляцией до достижения на поверхности туши минус 1 °С, на второй стадии мясо выдерживают в камере охлаждения при температуре минус 1- минус 1,5 °С для охлаждения его по всему объему до заданной температуры.
При хранении охлажденного мяса происходят автолити-ческие процессы созревания, улучшаются его консистенция, аромат и вкус. При более длительном хранении становится более заметным гидролитический распад белков, а в свинине — начальная стадия окисления жира, изменяется цвет поверхности, а в результате жизнедеятельности микроорганизмов образуются плесень и слизь.
Пищевая ценность охлажденных продуктов хорошо сохраняется, лишь несколько увеличивается плотность и вязкость клеточного сока в растительных и животных тканях.
Оптимальные режимы хранения охлажденных плодов и овощей следующие: семечковых и косточковых плодов — от 0 до минус 1 °С, картофеля - от 2 до 4 °С, остальных видов овощей - от 0 до минус 1 °С. При длительном хранении плодов и овощей в результате процессов дыхания и испарения влаги происходит убыль массы, снижается содержание сахаров, органических кислот и других соединений. Для некоторых сортов яблок, лука, чеснока и капусты рекомендуется температура хранения до минус 2 до минус 4 °С.
При замораживании происходит полная кристаллизация жидкой фазы продукта. Этот способ применяется для более длительного сохранения мясных и рыбных продуктов, овощей, фруктов и др.
Качество замороженных продуктов зависит от скорости замораживания, под которой обычно понимают скорость льдообразования от поверхности к центру. Когда процесс замораживания проходит медленно (при не очень низких температурах), центры кристаллизации образуются прежде всего в межклеточном пространстве, где концентрация раствора ниже, чем в клетках. Это в свою очередь приводит к возрастанию концентрации солей в межклеточной жидкости и повышению осмотического давления, в результате чего влага из клеток диффундирует в межклеточное пространство и намерзает на стенках ранее образовавшихся кристаллов льда. При этом образуются крупные, неравномерно расположенные кристаллы. Под их давлением, а также в результате обезвоживания и свертывания белков, соседние клетки отмирают. Ткани разрыхляются, деформируются, иногда разрушаются, а образующаяся при размораживании влага не полностью ими впитывается, происходит потеря клеточного сока.
Для получения замороженного продукта высокого качества увеличивают скорость замораживания. Чем выше скорость замораживания, тем больше образуется кристаллов льда и тем меньше их размер. Мелкие кристаллы равномерно распределяются в тканях продукта, они не деформируют клеток. При оттаивании таких продуктов образовавшаяся влага полностью связывается коллоидами клеток. В быстрозамороженных продуктах хорошо сохраняются витамины. Быстрое замораживание плодов и овощей проводят при температуре минус 30, минус 40 °С, доводя температуру внутри продукта до минус 18 °С. Мясо замораживают при минус 30, минус 35 °С. Хранят замороженные продукты при минус 18 °С.
Замораживание может осуществляться различными способами с использованием различного типа скороморозильных аппаратов и камер (туннельные, контактные и др.). Продолжительность замораживания зависит от вида сырья, упаковки, температуры и скорости движения воздуха в камере. Так, замораживание продуктов в интенсивном потоке воздуха в туннельных морозильных аппаратах ведется при температурах от минус 18 до минус 28 °С в течение 12-24 ч. При замораживании плодов и овощей контактным способом в плиточных скороморозильных аппаратах (продукты помещают между плитами, которые охлаждаются до температуры минус 25 - минус 40°С) с температурой минус 30 °С продолжительность процесса снижается до 2 ч.
Широко распространено замораживание продуктов в флюидизационных скороморозильных аппаратах в интенсивном потоке холодного воздуха. Такой способ используют для замораживания пищевых продуктов в виде отдельных мелких частиц (зеленый горошек, артишоки, брюссельская капуста, земляника, малина, черника и т.п.). Сущность флюидизации (псевдоожижения) состоит в следующем. Через слой продукта снизу вверх с определенной скоростью продувается воздух, при этом плотный слой продукта переходит во взвешенное состояние, частицы продукта интенсивно перемешиваются, бурлят, напоминая кипящую жидкость, поэтому такой слой иногда называют "кипящим".
Замораживание плодов и овощей в псевдоожиженном слое значительно сокращает продолжительность процесса, улучшает качество продукции. Время замораживания зависит от режима замораживания, размеров продукта и колеблется от 4 мин (малина) до 30 мин (помидоры). Замороженный продукт имеет мелкозернистую кристаллическую структуру, отдельные частицы не слипаются, поэтому можно применять расфасовочные автоматы.
В нашей стране и за рубежом начинают уделять большое внимание проблемам быстрого замораживания продуктов при очень низких температурах (от минус 80 до минус 190 °С) с использованием жидкого азота. Криогенное замораживание в жидком азоте производится в аппарате, представляющем туннель с конвейерной лентой в виде сетки. В первой зоне сырье хлаждается парами азота (с температурой минус 20- минус 100 °С) до температуры замораживания, затем оно конвейером передается во вторую зону для частичного замораживания парами азота, и в третьей зоне жидкий азот (минус 190°С) в виде душа обеспечивает полное замораживание продукта.
Преимущество этого способа состоит в высоком качестве замороженных продуктов и сравнительно низкой их усушке: для большинства продуктов она составляет лишь 0,25 % вместо 1,8 % при замораживании в туннельных морозильных аппаратах. Недостатком этого способа является высокая стоимость.
При хранении замороженных продуктов в результате испарения влаги с их поверхности происходит убыль массы (усушка), величина которой зависит от вида сырья и упаковки, а также от сроков и режимов хранения.Уменьшить усушку можно созданием благоприятных условий хранения и искусственной влагонепроницаемой оболочки вокруг продукта.При хранении замороженных продуктов происходит перекристаллизация льда в тканях: уменьшается количество кристаллов, увеличиваются их размеры. Увеличение размеров кристаллов может происходить при нестабильной температуре хранения ввиду растворения более мелких кристаллов и роста более крупных. Это явление резко усиливается при колебаниях температуры, неизбежных при длительном хранении замороженных продуктов. При повышении температуры часть кристаллов (в первую очередь мелкие) оттаивает, а при последующем понижении температуры влага намораживается на поверхности сохранившихся крупных кристаллов, что может привести к деформации клеточных стенок.
При длительном хранении замороженных продуктов изменяется их химический состав, гидролизуются и окисляются жиры, изменяется цвет, частично разрушаются витамины в результате их окисления кислородом воздуха, ухудшаются вкус и запах.
При замораживании микрофлора полностью не уничтожается; особенно холодоустойчивы споровые формы микроорганизмов. После размораживания продукта они возобновляют свою жизнедеятельность и могут привести к его быстрой порче, поэтому размороженные продукты необходимо сразу же перерабатывать. Качество продуктов в значительной степени зависит от способа его размораживания. При быстром размораживании при повышенных температурах происходят большие потери питательных веществ и более интенсивно развиваются микроорганизмы. Во время медленного размораживания при температурах от 0 до 4 °С кристаллы льда оттаивают постепенно, а коллоиды клеток более полно связывают образующуюся влагу. По качеству замороженные продукты уступают охлажденным.
Консервирование с использованием обеспложивающих фильтров. Такой способ консервирования позволяет получать стерильные пищевые продукты с максимальным сохранением в них витаминов, цвета, вкуса и аромата. Этим способом освобождают от микроорганизмов прозрачные соки, виноградные вина, пиво и др. Сущность метода состоит в пропускания продукта через фильтры, имеющие настолько мелкие поры, что они задерживают содержащиеся в нем микроорганизмы.
Для получения стойких при хранении продуктов недостаточно лишь стерилизующего фильтрования. Необходимо производить розлив в условиях, исключающих вторичное заражение продукта. Поэтому стерильными должны быть и разливочный аппарат, и консервная тара, и укупорочный материал, и укупорочная машина.
Крометого, в продукте сохраняются ферменты, которые могут катализировать нежелательные биохимические реакции, приводящие к его порче.
Консервирование ионизирующими излучениями. При консервировании ионизирующими излучениями стерилизующий эффект получают без повышения температуры. Поэтому иногда консервирование ионизирующей радиацией называют холодной стерилизацией или холодной пастеризацией.
Для обработки пищевых продуктов используют рентгеновское излучение, 
-излучение или поток ускоренных электронов. Особый интерес представляет -излучение.
Механизм действия ионизирующей радиации основан на ионизации молекул и атомов микроорганизмов, в результате чего нарушаются их нормальные биологические функции и они отмирают. Гибель живых клеток под влиянием ионизирующих излучений наступает вследствие нарушений в нуклеиновом и других обменах клетки.
Величина дозы облучения зависит от вида продукта, а также характера и интенсивности обсеменяющей его микрофлоры.
Различают следующие виды обработки пищевых продуктов ионизирующими излучениями.
Радиационная стерилизация, почти полностью подавляющая развитие микроорганизмов, называется радаппертизацией. В этом случае используются дозы порядка 10- 25 кГр1 (Килогрэй (кГр) равен 100 килорад или 0,1 мегарад). Радаппертизация применяется для обработки пищевых продуктов, предназначенных для длительного хранения в различных (в том числе и неблагоприятных) условиях.
Обработку пищевых продуктов пастеризующими дозами порядка 5—8 кГр, достаточную для увеличения длительности хранения, называют радуризацией.
Пищевые продукты по-разному реагируют на облучение. Установлены пороговые дозы, выше которых изменяется цвет и вкус продукта: для свежих плодов и овощей от 40 (салат листовой) до 900 Крад (черешня); для плодоовощной продукции от 70 (лимонный сок) до 2500 Крад (чернослив сушеный); свежей рыбы от 500 (карп свежий) до 1800 Крад (судак); для мяса от 300 (баранина) до 2100 (бекон); для молочных продуктов (молоко, сыр) около 70 Крад.
Радуризация позволяет значительно продлить срок хранения многих пищевых продуктов и в некоторыхслучаяхзаменить холодильное хранение. Опытные перевозки из Австралии и Новой Зеландии в Англию полутушбаранины и четвертин говяжьих туш, облученных при дозе 0,4 Мрад, показали, что они могут транспортироваться не хуже замороженного мяса. По данным института биохимии им. А.П. Баха, краткосрочное облучение картофеля и овощей полностью исключает их прорастание, и благодаря этому их можно хранить в обычных хранилищах при относительно высокой температуре. В зерне, обработанном гамма-лучами дозой 0,3 кРг полностью уничтожаются вредители - насекомые и клещи. Под действием ионизирующих облучений структурные элементы клеток микроорганизмов изменяются, нарушаются нормальные физиологические процессы (размножение). Результаты исследований, проведенных США, Канаде, Франции, России и других странах, показали, что все подверженные испытаниям продукты, облученные рекомендуемыми дозами, не содержали вредных веществ. В США разрешено употребление в пищу облученныхзерна изернопродуктов, картофеля, апельсинов, рыбного филеиз трески, камбалы, морского окуня и бекона.
В нашей стране Министерством здравоохранении также допущены для питания различные продукты,обработанные ионизирующими излучениями. Можно применять радуризацию малолежких плодов и овощей, сроки хранения которых определяются неделями, днями и в значительной мере зависят от степени обсеменения микроорганизмами. Здесь продление сроков хранения даже на несколько дней может иметь важное значение. Например, земляника при холодильном хранении может быть сохранена в течение 4—5 дней, а при дополнительном облучении - 10— 12 дней. В 2 раза можно продлить сроки хранения облученной черешни, красных томатов и др.
Существенным недостатком консервирования ионизирующими излучениями является то, что при обработке пищевых продуктов изменяется их химический состав, протекают процессы гидролиза, т.к. ферменты не инактивированы, это приводит к ухудшению вкуса, запаха, консистенции. В продуктах снижается количество витаминов по сравнению с исходным.
В последние годы большое внимание было уделено подбору режимов облучения пищевых продуктов, не вызывающих изменений органолептических свойств. Наиболее перспективным способом является облучение в инертных газах, вакууме, при низких температурах и с применением антиокислителей. Для обработки мяса и рыбы дозы облучения не должны превышать 6—8 кГр, в этом случае почти не наблюдаются изменения вкуса, запаха и консистенции. Для длительного хранения картофеля и некоторых овощей допускаемые нормы ионизирующей радиации не превышают 0,1—0,12 кГр, их использование полностью подавляет прорастание лука, чеснока и картофеля при хранении.
Однако этот способ консервирования до сих пор не нашел промышленного применения и находится в стадии углубленного изучения. Всесторонне изучается и его влияние на здоровье человека, степень устойчивости микроорганизмов к действию ионизирующих излучений, исследуются изменения, происходящие в облученных пищевых продуктах.
Консервирование токами ультравысокой (УВЧ) и сверхвысокой (СВЧ) частоты. Такое консервирование основано на том, что в помещенном в высокочастотное электромагнитное поле переменного тока продукте происходит усиленное движение заряженных частиц, а это приводит к повышению температуры продукта до 100 °С и выше. Пищевые продукты, укупоренные в герметичную тару и помещенные в зону действия волн ультравысокой частоты, нагреваются до кипения в течение 30-50 с.
В отличие от тепловой стерилизации при использовании поля УВЧ и СВЧ нагревание продукта происходит одновременно во всех точках, при этом на скорость, прогрева не влияет теплопроводность продукта. Отмирание микроорганизмов при нагревании продукта в поле СВЧ происходит значительно быстрее, чем при тепловой стерилизации, в результате того, что колебательные движения частиц в клетках микроорганизмов сопровождаются не только выделением тепла, но и поляризационными явлениями, влияющими на их жизненные функции. Так, для стерилизации мяса и рыбы в поле СВЧ при 145 °С требуется 3 мин, в то время как обычная стерилизация длится 40 мин при температуре 115-118 °С.
Этим методом в плодоовощной промышленности стерилизуют плодово-ягодные и овощные соки, в общественном питании токи СВЧ используют для приготовления различных блюд.
Облучение ультрафиолетовыми лучами (УФЛ). Это облучение невидимой частью световых лучей с длиной волны 60-400 нм губительно действует на микрофлору пищевых продуктов. Наиболее эффективным действием на микроорганизмы обладают лучи с длиной волны 255—280 нм. Гибель микробиальных клеток обусловлена главным образом адсорбцией УФЛ нуклеиновыми кислотами и нуклеопротеидами, что приводит к денатурационным изменениям этих веществ. Устойчивость микроорганизмов к действию УФЛ различна: бактерии являются более чувствительными, чем плесени.
УФЛ используют для стерилизации поверхности мясных туш и колбасных изделий, так как их проникающая способность не превышает 0,1 мм. Кроме того, УФЛ можно использовать для стерилизации камер холодильников и складов. Однако этот способ консервирования требует большой осторожности, так как УФЛ опасны для человека, действуют на глаза и кожу.
Консервирование с помощью ультразвука. Ультразвук (звук с колебаниями выше 20 кГц) может быть использован в пищевой промышленности для пастеризации молока, в бродильной и безалкогольной промышленности - для обеззараживания производственной воды, а в консервной промышленности - для стерилизации консервов.
Применение этого метода позволяет консервировать пищевые продукты без нагревания, что обеспечивает лучшее сохранение их натурального вкуса и запаха.
Механизм действия ультразвуковых колебаний на микроорганизмы до настоящего времени не выяснен. Считают, что микроорганизмы погибают под влиянием кавитации, т.е. в результате образования мелких разрывов в жидкости, возникающих под действием растягивающих усилий, которые создаются звуковой волной во время фазы разрежения.
