Методы консервирования

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В процессе хранения пищевого сырья или готовых продуктов возможна их порча, связанная с жизнедеятельностью микроорганизмов. В результате появляются новые, более простые по составу вещества, обладающие неприятным вкусом и запахом, некоторые из них ядовиты. Эту порчу можно замедлить, сильно затормозить, но полностью избежать невозможно.

Многие продукты даже при непродолжительном сроке хранения часто портятся (мясо, рыба, молоко, большинство овощей, ягод и плодов и т.д.). Предохранить их от порчи и увеличить сроки хранения можно с помощью консервирования.

Консервирование - это обработка пищевых продуктов для увеличения сроков их хранения.

Задача консервирования продуктов - прекратить деятельность микроорганизмов и предотвратить нежелательные изменения продуктов.

Консервировать необходимо исключительно свежее сырье. Существует много методов консервирования. Выбор того или иного из них зависит от вида и свойств сырья, а также назначения готового продукта, однако во всех случаях нужно не только сохранить сырье или готовую продукцию, но и получить продукт высокой пищевой ценности.

История консервирования

Когда человек был ещё собирателем и охотником и буквально «едва сводил концы с концами», он не нуждался в консервировании продуктов питания. Длительное их хранение не требовалось, так как природа предоставляла ему постоянные источники пищи. С началом неолитической революции (примерно 10 тыс. лет назад), когда человек стал переходить к оседлому образу жизни, на смену собирательству и охоте пришли обработка земли и приручение диких животных. Человек стал делать запасы продовольствия, наподобие белки или хомяка защищая их от сородичей и непогоды. Переход к питанию припасами приводил и к изменению его структуры, нарушению традиционных (физиологичных) норм. Значительно изменялись при этом и органолептические свойства продуктов.

Первыми способами консервирования были сушка и засолка. Пища, сохранённая таким образом, имела соответствующие недостатки. Так, один парижский торговец XIV века советовал своим покупателям для приготовления сушеной трески, хранившейся 12 лет, вымочить её в течение ночи в воде, а затем отбить кувалдой до размягчения. Читая исторические документы о питании населения умеренных климатических зон зимой или о рационе моряков, мы видим, что эта пища полностью или в основном состояла из консервированных продуктов. В питании преобладали зерно и мука, сушёное, вяленое и солёное мясо или рыба. Во многих странах хлеб пекли только два или три раза в году. Потом его высушивали и месяцами употребляли размоченным, в виде кашицы. Однообразие такой пищи очевидно. О влиянии методов консервирования на составляющие продуктов питания почти ничего не знали. Нередки были болезни.

С течением времени список применяемых консервантов пополнился спиртом, коптильным дымом, сернистой кислотой, уксусной, молочной и некоторыми другими органическими кислотами. Эти вещества использовали в течение двух тысячелетий.

Сдвиги в консервировании продовольствия появляются с началом индустриализации. Потребитель становится требовательнее, его больше не удовлетворяет качество пищи, сохраняемой с помощью известных к тому времени консервирующих средств, -- они слишком сильно изменяют структуру и свойства продуктов питания.

Достижения химии начали применять и в консервировании. Стали возникать теории, обосновывающие технологию этого процесса. Исследуя дым, Райхенбах обнаружил в продуктах сухой перегонки древесины маслянистое вещество, которое назвал креозотом из-за его способности сохранять мясо. О своём открытии он сообщил в восторженных тонах, хотя тогда же установил, что это вещество представляет опасность для здоровья. Применение креозота ограничивалось его неприятным запахом. Однако в одной книге по химии пищевых продуктов, изданной в 1848 году, креозот подробно описывался как ещё одно консервирующее средство наряду с солью (применение которой правильно называли косвенной сушкой), сушкой, нагреванием, молочнокислым брожением, сахаром, спиртом, уксусом и коптильным дымом.

Лишь сто лет назад стали предприниматься усилия с целью не только «как-нибудь» сохранить продукты питания, но и защитить имеющиеся в них нестойкие составные части от разрушения, а также сохранить их питательные и вкусовые свойства. На первых порах в список пищевых консервантов попали такие вещества, как плавиковая кислота, фториды, хлораты и т.п. Предложения добавлять такие «химикалии» к продуктам питания не были связаны с аморальными побуждениями (корыстью или желанием ввести в заблуждение). Скорее всего они были вызваны незнанием возможных вредных последствий их применения, ведь токсикологические исследования ещё не проводились. Существовало мнение, что добавление тех малых количеств веществ, какие необходимы для консервирования, едва ли может нанести ущерб здоровью. Поэтому вначале в выборе консервантов не особенно церемонились. Сделанное около ста лет назад предложение о внесении салициловой и борной кислот в перечень пищевых консервантов было прогрессивным, хотя сегодня оба эти консерванта уже не удовлетворяют требованиям безопасности.

Слово «Консервирование» произошло от латинского слова conserve, что означает «Предохранение». Научные основы современных методов консервирования были даны еще в XIX веке, когда кроме видимых виновников разложения продуктов, таких, как плесень и грибки, были обнаружены и невидимые формы микроорганизмов, бактерии и дрожжевые грибки. Это открытие сделал знаменитый французский химик Луи Пастер (1822 - 1895), который подробно изучил прежде всего дрожжевые и патогенные микробы и одновременно заложил научную основу умерщвления их спор. В честь него был назван «Пастеризацией» способ частичной стерилизации веществ, прежде всего жидких, повышенной температурой

В конце XIX столетия в качестве консерванта стали применять муравьиную кислоту, а в начале XX века -- бензойную кислоту, которая и сегодня используется в больших масштабах. Поскольку вначале к бензойной кислоте (и к салициловой) относились острожно, причисляя их к соединениям ароматического ряда, и считая канцерогенными, велись поиски её заменителей. Ими оказались хлорбензойная кислота и сложные эфиры оксибензойной кислоты. В конце 30-х годов в качестве консервантов стали применять соли пропионовой кислоты, а после Второй мировой войны -- сорбиновую кислоту и её соли. Широкое распространение сорбиновой кислоты является в значительной мере следствием возникшего в 50-х годах нового подхода к токсикологической оценке пищевых добавок вообще и консервантов в частности. Это -- ненасыщенная жирная кислота, исследована она лучше всех других широко применяемых консервантов, и безопасность её использования не вызывает ни малейшего сомнения

В последние 15-20 лет наблюдается сильное стремление к потреблению свежих продуктов питания. В связи с этим промышленность старается сократить путь от производителя к потребителю. В развитых странах для сохранения свежих продуктов широко используют охлаждение (даже во время транспортировки).

Современные тенденции развития способов сохранения продуктов питания дают основания полагать, что в недалеком будущем станут применяться «щадящие» способы химического консервирования. Под этим следует понимать применение веществ, которые могут быть получены из растений или микроорганизмов, проявляющих антимикробные свойства. Такие вещества неспециалисты считают менее подозрительными, потому что это природные соединения.

Примечательно, что в публикациях, направленных против пищевых добавок, консерванты критикуются меньше всего, так как критикам известно, что в определённых случаях применение консервантов защищает здоровье потребителей. Таким образом, несомненно, что химическое консервирование продуктов питания сохранит свое значение и в будущем.

Микробиологическая порча

Пищевые продукты, как правило, быстро портятся. Поэтому приходится использовать их немедленно или, если это невозможно, принимать меры для их сохранения, т.е. консервировать.

В пищевом продукте могут происходить физические, химические, биохимические и микробиологические процессы, отрицательно влияющие на его качество.

Микробиологическая порча пищевых продуктов происходит при наличии определённых условий, необходимых для протекания биологических процессов:

Наличие возбудителей порчи. Микробиологическая порча пищевого продукта невозможна, если на его поверхности или внутри него отсутствуют микроорганизмы.

* Наличие доступных для микроорганизмов питательных веществ. Если таковые отсутствуют, то микроорганизмы не могут развиваться.

* Наличие благоприятных для жизнедеятельности микроорганизмов температуры, активности воды, концентрации кислорода, окислительно-восстановительного потенциала, концентрации ионов водорода (рН). Если эти условия неблагоприятны, микроорганизмы или не будут развиваться, или их развитие будет замедленным.

* Достаточно длительное время хранения пищевого продукта. Если пищевой продукт будет использован до того, как начнётся нежелательный рост микроорганизмов, мероприятия против микробиологической порчи излишни.

О микробиологической порче можно говорить лишь тогда, когда в результате деятельности микроорганизмов качество пищевого продукта ухудшается.

Под порчей пищевого продукта понимают лишь нежелательное изменение его качества. Отсюда следует, что не всякое микробиологическое изменение есть порча. Например, сбраживание виноградного сока дрожжами не является порчей, если целью служит получение вина, и является, если требуется сохранить виноградный сок неизменным. Уксус может образовываться при нежелательном прокисании вина, а может целенаправленно получаться из вина с помощью тех же уксуснокислых бактерий; в первом случае налицо порча, а во втором её нет. Напомним также, что микроорганизмы необходимы для получения таких известных продуктов питания, как хлеб, йогурт и т.д. Иногда ответ на вопрос о том, оценивать ли микробиологическое изменение пищевого продукта как ухудшение его качества или нет, зависит от глубины и направлении этого изменении. Например, процесс созревания сыра может плавно перейти в его порчу, причём точно определить переходный момент зачастую невозможно. Такая неопределённость может иметь юридические последствия, так как во многих странах существуют запреты на поставку в торговлю испорченных продуктов.

консервирование пищевой продукт

Консервирование

Консервирование - это обработка пищевых продуктов для увеличения сроков их хранения. Под консервированием понимается совокупность мер, направленных против различных видов порчи. В более узком смысле под консервированием понимают действия, направленные против микробиологической порчи.

Консервирование ставит своей целью создание таких условий, при которых невозможно развитие микроорганизмов и деятельность ферментов, вызывающих порчу пищевых продуктов. Обязательное условие консервирования - сохранение питательной ценности продукта, его качества и безвредности.

Качество продовольственных товаров является одним из важнейших факторов эффективной экономической деятельности любого предприятия

С развитием цивилизации изменились жизненные привычки и потребности людей, у них появилось желание наслаждаться деликатесами и экзотическими продуктами из дальних стран. Выпускается множество «фирменных» продуктов питания, к сохранности которых предъявляются особенно высокие требования. Во всех этих случаях не обойтись без использования соответствующих приёмов сохранения, т.е. без консервирования.

Хотя консервирование (по крайней мере в развитых странах) достигло высокого уровня, всё ещё поразительно много пищевых продуктов теряется в результате порчи. По некоторым оценкам, более 20% произведённых продуктов не достигают стола потребителя, а достаются грызунам, насекомым и микроорганизмам. В менее развитых странах эти потери намного больше.

Если раньше продукты питания консервировали исключительно по экономическим причинам, то в последнее время добавился и токсикологический аспект. Например, в 60-х годах обнаружилось, что многие плесневые грибы образуют токсины, которые могут попадать в продукты питания. Если ограничить рост плесневых грибов, например, применяя консерванты, то уменьшается и образование токсинов. Поэтому с точки зрения профилактики заболеваний использование безусловно нетоксичных консервантов менее рискованно, чем отказ от них.

Биологические принципы

Исходя из биологических принципов, разработанных проф. Я.Я. Никитским, методы консервирования можно разделить на четыре группы:

· принцип биоза - поддержание жизненных процессов и использование естественного иммунитета живых организмов (предубойное содержание скота, птицы, содержание живой товарной рыбы, хранение плодов и овощей)

· принцип анабиоза - подавление жизнедеятельности микроорганизмов и ферментативных процессов самих продуктов в результате: создания модифицированных и регулируемых газовых сред для хранения свежих плодов и овощей, рыбы - наркоанабиоз; применения пониженных температур выше криоскопической (охлаждение) - психороанабиоз; создания в продукте высокого осмотического давления (консервирование солью, сахаром) - осмоанабиоз; удаление из продукта избытка влаги (сушка) - ксероанабиоз;

· принцип ценоанабиоза - изменение микрофлоры продукта в результате различных внешних воздействий (созревание, квашение, брожение);

· принцип абиоза - прекращение жизнедеятельности микроорганизмов, ферментативных процессов в результате действия высоких температур (термоабиоза), применения антисептиков и других химических веществ (химабиоз);

Методы консервирования

В зависимости от технологической сущности методы консервирования делятся на физические, физико-химические, химические, биохимические, комбинированные.

Выбор и применение методов консервирования пищевых продуктов определяется их влиянием на исходное сырье и качество получаемого консервированного продукта. Все способы консервирования сводятся к уничтожению микробов и разрушению ферментов либо к созданию неблагоприятных условий для их активности.

Физические методы консервирования продуктов

Физические методы основаны на применении высоких и низких температур, ультразвука, ультрафиолетовых и инфракрасных лучей, ионизирующих излучений и др.

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 сохраняются 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, непрерывно действующего и др.).

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Физико-химические методы консервирования продуктов

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Химические методы консервирования продуктов

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

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

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

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

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

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

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

Консервирование антибиотиками. Так же как и антисептики, антибиотики обладают бактерицидным действием. Антибиотики, используемые в пищевой промышленности, должны легко инактивироваться при тепловой обработке продукта. В настоящее время используют: биомицин (хлортетрациклин), действующий на слизеобразующие микроорганизмы, применяют для обработки мяса и рыбы, а также льда для охлаждения рыбы; нистатин, действующий на дрожжи и грибы, вызывающие плесневение мяса; низин, задерживающий рост стафилококков, стрептококков, клостридий и других патогенных микроорганизмов, используют при производстве молочных и плодоовощных консервов.

Консервирование газами. Сущность метода заключается в изменении соотношения кислорода и углекислого газа, в результате чего подавляются жизнедеятельность и развитие микроорганизмов, а также замедляются ферментативные процессы в самих продуктах. Задержка развития плесеней происходит при концентрации СО2 около 20%, при 40-50% СО2 их рост практически прекращается. Бактерии более устойчивы к СО2. Более эффективно использование газовых сред в сочетании с холодильной обработкой пищевых продуктов, причем сроки хранения при этом увеличиваются в 2-3 раза.

Различают регулируемые и модифицированные газовые среды. Консервирование газовыми средами широко используют для плодов, овощей, рыбы, мяса, птицы, колбасных изделий.

Озонирование -- это обработка продуктов и помещений озоном, обладающим дезинфицирующим и дезодорирующим действием. В качестве сильного окислителя озон прекращает развитие бактерий, плесеней, их спор как на поверхности продукта, так и в воздухе. Для обработки пищевых продуктов (мяса, колбас, сыров) концентрация озона не должна превышать 10 мг/м³. При озонировании холодильных камер, тары и оборудования концентрация озона должна быть высокой - 25-40 мг/м³ в течение 12-48 ч, что позволяет снизить зараженность на 90%.

Биохимические методы консервирования продуктов

К этим методам относится консервирование продуктов молочной кислотой и этиловым спиртом, которые образуются в результате молочнокислого и спиртового брожения.

Брожение -- это метаболический анаэробный процесс, при котором регенерируется АТФ, а продукты расщепления органического субстрата служат одновременно и донором, и акцептором водорода. По определению Л. Пастера, брожение -- это жизнь без воздуха.

На молочнокислом брожении основано квашение плодов и овощей. Термин «квашение» обычно используют применительно к капусте, «соленые» - к огурцам и томатам, «моченые» -к яблокам и ягодам.

Под действием молочнокислых бактерий углеводы преобразуются в молочную кислоту, которая придает специфический вкус готовому продукту. Молочная кислота в концентрации 0,5% тормозит развитие многих микроорганизмов. По достижении ее концентрации 1-2% действие молочных бактерий прекращается. Одновременно с молочнокислым протекает спиртовое брожение. Концентрация этилового спирта достигает в квашеной капусте и соленых огурцах 0,5-0,7%, в моченых яблоках - 0,8-1,8%.

При посоле и квашении используют поваренную соль в количестве 2-3%, которая вызывает плазмолиз растительных клеток, стимулируя процесс брожения, а также подавляюще действует на маслянокислые и другие бактерии.

Этиловый спирт образуется в результате спиртового брожения при сбраживании углеводов дрожжами. Спиртовое брожение используется в производстве вина. В виноградном и плодово-ягодном сусле углеводы находятся в доступном для брожения виде, т. е. содержат глюкозу и фруктозу, которые без предварительного гидролиза сбраживаются дрожжами. При содержании спирта в алкогольных напитках 10-20% развитие микроорганизмов подавляется, а при более высоких концентрациях спирта они погибают.

Комбинированные методы консервирования продуктов

При комбинированных методах используют консервирующее действие нескольких факторов.

Копчение -- это способ консервирования соленого полуфабриката веществами неполного сгорания древесины, содержащимися в дыме или коптильных препаратах. Копчение используют для получения мясных копченостей, обработки рыбы, колбасных изделий и другой продукции.

В формировании, потребительских свойств копченой продукции наиболее важная роль принадлежит трем группам органических соединений: фенолам, карбонильным соединениям и органическим кислотам. Фенольные соединения (гваякол, метилгваякол, эвгенол и др.) способствуют формированию вкуса и аромата копченостей. Карбонильные соединения (формальдегид, фурфурол, гликолевый альдегид, метилглиоксаль) отчасти усиливают аромат копчености и формируют окраску продукта. Механизм цветообразования представлен рядом неферментативных реакций, подобных реакции Майара (меланоидинообразование). Летучие кислоты играют вспомогательную роль, способствуя в комплексе с фенолами и карбонильными соединениями образованию вкусовых и ароматических свойств товара. Консервирующий эффект обусловливают фенолы и фурфурол.

Альдегиды и спирты обладают асептическим действием, способствуют гибели поверхностной микрофлоры.

В процессе обработки помимо веществ, придающих эффект копчености, в продукт переходят нежелательные химические вещества, обладающие канцерогенными свойствами. К таким веществам относятся полуциклические ароматические углеводороды (ПАУ) и нитрозамины (НА). ПАУ образуются в дыме.из термических генерируемых радикалов метилена и накапливаются на поверхности продукта при копчении. Концентрация ПАУ в копченых продуктах составляет от 1 до 58 мкг/кг. Уровень бензпирена в копченых рыбопродуктах выше, чем в изделиях из мяса. Особенно велика концентрация бензпирена в рыбе горячего копчения. Кроме бензпирена в копченых продуктах обнаружено 18 ПАУ.

Канцерогенным действием обладает свободный формальдегид, допускаемая норма содержания которого в пищевых продуктах составляет 50 мг/кг.

Способы копчения подразделяют в зависимости от следующих факторов:

температура копчения: холодное (не выше 40 °С), полугорячее (50-80 °С), горячее (80-180 °С); способ применения продуктов разложения древесины: дымовое, бездымное (мокрое) и смешанное.

При дымовом копчении полуфабрикат пропитывается веществами, выделяющимися при неполном сгорании древесины, находящимися в состоянии аэрозоля (дым). Бездымное копчение осуществляется продуктами сухой перегонки древесины в виде растворов (коптильная жидкость). Смешанное копчение представляет собой сочетание дымового и бездымного способов, т. е. последовательная обработка полуфабриката продуктами разложения древесины, находящимися в жидком или газообразном состояниях; условия осаждения продуктов неполного сгорания древесины на поверхности полуфабрикатов и проникновения их вглубь: естественное (без применения специальных приемов) и искусственное (использование токов высокой частоты, инфракрасных лучей, электрокопчение), комбинированное (сочетание естественного и искусственного копчения). Электрокопчение (при температуре не выше 100°С) основано на осаждении продуктов неполного сгорания древесины в электрическом поле высокого напряжения постоянного тока. Электрокопчение применяют для получения свинокопченостей, рыбы горячего и холодного копчения, колбасных изделий и др.

Вяление - это метод комбинированного воздействия поваренной солью и подсушиванием продукта до частичного удаления влаги, достаточного для подавления микрофлоры. В основном вялят мясные и рыбные продукты. Вяленые продукты наряду с многими другими относятся к продуктам с промежуточной влажностью, так как они находятся в состоянии равновесия с относительной влажностью 60-85%. Влажность таких продуктов 15-40%. Они хорошо сохраняются без дополнительной термической обработки, имеют мягкую консистенцию и пригодны для употребления непосредственно в пищу.

Концентрирование - применяется при изготовлении сгущенных молочных консервов, концентрированных соков, томато-продуктов. Этот метод заключается в концентрировании сухих веществ за счет частичного удаления влаги. Кроме того, консервирующее действие оказывают добавление сахара, пастеризация или стерилизация, за счет чего концентрированные продовольственные товары сохраняются при температуре 0-15?С до года и более.

Презервирование - представляет собой метод изготовления особого вида консервированных пищевых продуктов -- презервов. Последние представляют собой нестерилизованный продукт, помещенный в герметизированную жестяную тару (банку). Консервирующий эффект в презервах достигается за счет совместного комбинированного действия с другими консервирующими факторами -- солением, маринованием, действием фитонцидов пряностей и др. Таким образом, презервы относятся к продуктам комбинированного консервирования. Презервы являются продуктами ограниченного срока хранения и быстрой реализации. Хранение презервов должно производиться в условиях небольшого охлаждения (6-8°).

Консерванты

Консерванты относятся к веществам, способствующим увеличению срока годности продуктов.

Современные условия жизни диктуют необходимость применения целого ряда химических соединений, способных эффективно предупреждать развитие микробиальной флоры -- главным образом бактерий, плесени, дрожжей, среди которых могут быть как патогенные, так и непатогенные виды.

Под консервантами понимают вещества, увеличивающие срок хранения пищевых продуктов и защищающие их от порчи, вызванной микроорганизмами.

Химические консерванты должны обеспечивать длительное хранение продуктов, не оказывая какого-либо отрицательного влияния на его органолептические свойства, пищевую ценность и здоровье потребителя. Эффективность действия консерванта зависит от его концентрации, рН, качественного состава микрофлоры. Ни один из известных консервантов не является универсальным для всех продуктов питания. Каждый консервант имеет свой спектр действия.

Аскорбиновая кислота. Антимикробное действие консервантов усиливается в присутствии аскорбиновой кислоты. Консерванты могут оказывать бактерицидное (уничтожать, убивать микроорганизмы) или бактериостатическое (останавливать, замедлять рост и размножение микроорганизмов) действие.

Одним из основных признаков гигиенического регламентирования химических консервантов является их использование в концентрациях, минимальных для достижения технологического эффекта.

Применение антимикробных веществ в более низких дозах может способствовать размножению микроорганизмов. Это необходимо учитывать при разработке санитарных правил и норм для пищевых добавок и их практическом применении.

Соединения серы. К широко распространенным консервантам относятся такие соединения серы, как сульфит натрия безводный (Na2S03) или его гидратная форма (Na2S03 7H20), метабисуль-фат (тиосульфат) натрия кислый (Na2S203), или гидросульфит натрия (NaHS03). Они хорошо растворимы в воде и выделяют сернистый ангидрид (S03), которым и обусловлено их антимикробное действие. Сернистый ангидрид и выделяющие его вещества подавляют главным образом рост плесневых грибов, дрожжей и аэробных бактерий. В кислой среде этот эффект усиливается. В меньшей степени соединения серы оказывают влияние на анаэробную микрофлору. Сернистый ангидрид обладает высокой восстанавливающей способностью, так как он легко окисляется. Благодаря этим свойствам соединения серы являются сильными ингибиторами дегидрогеназ, предохраняя картофель, овощи и фрукты от неферментативного потемнения. Сернистый ангидрид относительно легко уходит из продукта при нагревании или длительном контакте с воздухом. Вместе с тем он способен разрушать тиамин и биотин и усиливать окислительный распад токоферола (витамина Е). Соединения серы нецелесообразно использовать для консервирования продуктов питания, являющихся источником этих витаминов.

Попадая в организм человека, сульфиты превращаются в сульфаты, которые хорошо выводятся с мочой и фекалиями. Вместе с тем большая концентрация соединений серы, например однократное пероральное введение 4 г сульфита натрия, может вызвать токсические явления. Уровень приемлемого суточного потребления (ПСП) сернистого ангидрида, установленный ОКЭПД ФАО/ ВОЗ, составляет 0,7 мг на 1 кг массы тела человека. Ежедневное потребление сульфитированных продуктов питания может привести к превышению допустимой суточной дозы. Так, с одним стаканом сока в организм человека вводится примерно 1,2 мг сернистого ангидрида, 200 г мармелада, зефира или пастилы - 4 мг, 200 мл вина - 40...80 мг.

Содержание в пищевых продуктах диоксида серы менее 10 мг на 1 кг (л) не указывается на упаковке (этикетке) продукта.

Сорбиновая кислота. Она обладает главным образом фунгицидным действием благодаря способности ингибировать дегидрогеназы и не подавляет рост молочнокислой флоры, поэтому используется обычно в комплексе с другими консервантами, в основном с сернистым ангидридом, бензойной кислотой, нитритом натрия. Широко применяются соли сорбиновой кислоты.

Антимикробные свойства сорбиновой кислоты мало зависят от величины рН, поэтому она широко используется при консервировании фруктовых, овощных, яичных, мучных изделий, мясных, рыбных продуктов, маргарина, сыров, вина.

Сорбиновая кислота -- вещество малотоксичное, в организме человека она легко метаболизируется с образованием уксусной и в-оксимасляной кислот.

Бензойная кислота. Антимикробное действие бензойной кислоты (С7Н602) и ее солей -- бензоатов (C7H505Na и др.) основано на способности подавлять активность ферментов. В частности, при ингибировании каталазы и пероксидазы накапливается пероксид водорода, угнетающий деятельность микробной клетки. Бензойная кислота способна блокировать сукцинатдегидрогеназу и липазу -- ферменты, расщепляющие жиры и крахмал. Она подавляет рост дрожжей и бактерий маслянокислого брожения, слабо действует на бактерии уксуснокислого брожения и совсем незначительно -- на молочнокислую флору и плесени.

В качестве консервантов применяют также n-оксибензойную кислоту и ее эфиры (метиловый, этиловый, n-пропиловый,). Однако их консервирующие свойства менее выражены, возможно отрицательное влияние на органолептические свойства продукта.

Бензойная кислота практически не накапливается в организме человека. Она входит в состав некоторых плодов и ягод как природное соединение; эфиры n-оксибензойной кислоты -- в состав растительных алкалоидов и пигментов. В небольших концентрациях бензойная кислота образует с гликолом гиппуровую кислоту и полностью выделяется с мочой. В больших концентрациях возможно проявление токсических свойств бензойной кислоты. Допустимая суточная доза составляет 5 мг на 1 кг массы тела человека.

Борная кислота. Борная кислота (Н3ВО3) и бораты обладают способностью накапливаться в организме человека, главным образом в мозге и нервных тканях, проявляя высокую токсичность. Они снижают потребление тканями кислорода, синтез аммиака и окисление адреналина. В этой связи в нашей стране эти вещества не применяются.

Пероксид водорода. В ряде стран при консервировании молока, предназначенного для изготовления сыров, используется пероксид водорода (Н2О2). В готовом продукте он должен отсутствовать. Каталаза молока его расщепляет.

В нашей стране пероксид водорода применяется для обесцвечивания боенской крови. Дополнительно вносят каталазу для удаления остатков пероксида водорода. Каталаза применяется при изготовлении кореньев для различных полуфабрикатов.

Гексаметилентетрамин, или уротропин, гексалин. Действующим началом этих соединений является формальдегид (СН2О). В нашей стране гексамин (C6H12N4) разрешен для консервирования икры лососевых рыб и выращивания маточных культур дрожжей. Его содержание в зернистой икре составляет 100 мг на 1 кг продукта. В готовых дрожжах содержание гексалина не допускается.

Допустимая суточная доза, установленная ВОЗ, составляет не более 0,15 мг на 1 кг массы тела человека.

За рубежом гексаметилентетрамин используется при консервировании колбасных оболочек и холодных маринадов для рыбной продукции.

Дифенил, бифенил. Циклические соединения, труднорастворимые в воде, обладают сильными фунгицидными свойствами, препятствующими развитию плесневых и других грибов.

Вещество применяется для продления срока хранения цитрусовых путем их погружения на непродолжительное время в 0,5...2%-ный раствор или пропитывания этим раствором оберточной бумаги. В нашей стране эти консерванты не применяются, однако реализация импортируемых цитрусовых плодов с использованием данного консерванта разрешена.

Рассматриваемые соединения обладают средней степенью токсичности. При попадании в организм из него выводится около 60 % дифенилов.

Допустимая суточная доза согласно рекомендациям ВОЗ составляет для дифенила 0,05 на 1 кг массы тела человека. В разных странах допускается различный уровень остаточного содержания дифенилов в цитрусовых -- 20... 110 мг на 1 кг массы тела человека. Рекомендуется тщательно мыть цитрусовые плоды и вымачивать их корочки, если они используются в питании.

В Российской Федерации органические кислоты (муравьиная, пропионовая, салициловая и др.) используются только для консервирования грубых кормов сельскохозяйственных животных.

Муравьиная кислота. По своей органической структуре муравьиная кислота (НСООН) относится к жирным кислотам и обладает сильным антимикробным действием. В небольших количествах муравьиная кислота встречается в растительных и животных организмах.

При больших концентрациях она оказывает токсическое действие, в пищевых продуктах обладает способностью осаждать пектины, поэтому в целом она ограниченно используется в качестве консерванта.

В нашей стране в качестве солезаменителей в диетическом питании применяются соли муравьиной кислоты -- формиаты.

Для муравьиной кислоты и ее солей ДСД не должна превышать 0,5 мг на 1 кг массы тела человека.

Пропионовая кислота. Так же как и муравьиная, пропионовая кислота (С2Н5СООН) широко распространена в живой природе, являясь промежуточным звеном цикла Кребса, обеспечивающего биологическое окисление белков, жиров и углеводов.

В США пропионовая кислота применяется в качестве консерванта при производстве хлебобулочных и кондитерских изделий, предупреждая их плесневение. В ряде европейских стран она добавляется в муку.

Соли пропионовой кислоты, в частности пропионат натрия, малотоксичны. Суточная доза последнего в количестве 6 г не вызывает каких-либо отрицательных явлений, в связи с чем ОКЭПД ВОЗ она не установлена.

Салициловая кислота. Вещество традиционно используется при домашнем консервировании томатов и фруктовых компотов. В Великобритании соли салициловой кислоты -- салицилаты -- применяются для консервирования пива. Наиболее высокие антимикробные свойства салициловой кислоты проявляются в кислой среде.

В настоящее время установлена токсичность салициловой кислоты и ее солей, поэтому использование салициловой кислоты в России в качестве пищевой добавки запрещено.

Диэтиловый эфир пироугольной кислоты. Он может подавлять рост дрожжей, молочнокислых бактерий и в меньшей степени плесеней и в отдельных странах используется для консервирования напитков. Вещество обладает запахом фруктов. При концентрации более 150 мг вещества на 1 кг изделия ухудшаются вкусовые качества напитков и проявляются его токсические свойства.