Тема 5. Научные основы консервирования пищевых продуктов

Консервирование – это специальная обработка пищевых продуктов для удлинения сроков их хранения. Все методы консервирования подразделяются на физические, физико–химические, химические и биохимические.

Физические методы консервирования

В основе этих методов лежит использование высоких и низких температур, а так же обеспложивающих фильтров, ионизирующих излучений, ультрафиолетовых лучей и ультразвука.

Консервирование высокими температурами. Высокие температуры используются для уничтожения микрофлоры и инактивации ферментов пищевых продуктов. К этим методам консервирования относят пастеризацию и стерилизацию.

Пастеризация проводится при температуре ниже 100⁰С. При такой обработки не погибают споры микроорганизмов, поэтому пастеризованные продукты необходимо хранить при низких температурах, и они имеют ограниченный срок реализации.

Различают две формы пастеризации: короткую - при t = 85-90⁰С в течение 0,5-1 минуты; длительную – при температуре около 65⁰С в течение 25-30 минут.

Разновидностью пастеризации является тиндализация, при которой консервируемый продукт после каждой тепловой обработки оставляют на некоторое время (около суток) в обычных условиях. Эффект при таком методе объясняется тем, что при повторных нагревах уничтожаются вегетативные клетки, вырастающие из спор во время выдержки продукта. Благодаря непродолжительному воздействию высоких температур при этом способе 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 100⁰С. При этом достигается достигается полное уничтожение микрофлоры. Хорошо стерилизованные консервы могут храниться при обычных температурах в течение нескольких лет. Продукт помещают в тару, упаковывают и прогревают в автоклавах при температуре 100-110⁰С. На режим стерилизации продуктов влияет их химический состав. Выбор температуры стерилизации зависит от активной кислотности продукта. В зависимости от pH 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. При стерилизации несколько снижается вкусовая и питательная ценность пищевых продуктов, так как при этом происходит гидролиз белков, жиров, углеводов, разрушаются витамины, некоторые аминокислоты.

Однако и стерилизованные консервы могут быть подвержены порчи. Наиболее распространен бомбаж, то есть вздутие дна и крышки банок.

Бомбаж может быть микробиологическим, который происходит под действием газов, образующихся при разложении продукта микроорганизмами.

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; переполнения банок, замерзания продукта. Этот вид бомбажа в отличии от микробиологического и химического не приводит к порче продукта.

Продукты в бомбажных банках подлежат уничтожению, так как они содержат выделяемые микроорганизмами токсины, а также ядовитые продукты, образующиеся при распаде белков.

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.

Консервирование низкими температурами проводят путем охлаждения или замораживания.

Охлаждением называется обработка и хранение пищевых продуктов при температуре, близкой к криоскопической, то есть к температуре замерзания клеточного сока, которая зависит от состава и концентрации сухих веществ.

Для яблок она составляет от –1,4 до –2,8 ⁰С; для винограда –

-3,8 ⁰С; для мяса - -1,2 ⁰С, для рыбы - -2 ⁰С.

Продолжительность хранения пищевых продуктов в охлажденном состоянии различна: от 24 часов для молока до 6-10 месяцев для плодов и овощей. Охлажденное мясо и рыбу можно хранить до 20 суток при температуре от 0 до -1⁰С и влажности 85-90%.

При замораживании происходит полная кристаллизация жидкой фазы продукта. Этот способ применяется для более длительного сохранения мясных и рыбных продуктов, овощей и др.

Качество замороженных продуктов зависит от скорости замораживания, под которой обычно понимают скорость льдообразования от поверхности к центру.

Когда процесс замораживания проходит медленно, центры кристаллизации образуются, прежде всего, в межклеточном пространстве. При этом образуются крупные, неравномерно распределенные кристаллы. Под их давлением, а также в результате обезвоживания и свертывания белков соседние клетки отмирают. Ткани разрыхляются, деформируются, и при размораживании влага не полностью ими впитывается, происходит потеря клеточного сока.

Для получения замороженного продукта высокого качества увеличивают скорость замораживания. При этом образуются мелкие кристаллы льда, которые не деформируют клетки. При оттаивании таких продуктов образовавшаяся влага полностью связывается коллоидами клеток. Быстрое замораживание проводят при температуре –30 –40 ⁰С, доводя температуру внутри продукта до –18⁰С.

В нашей стране и за рубежом начинают уделять больше внимание проблемам быстрого замораживания продуктов при очень низких температурах (-80 –190⁰С) с использованием жидкого азота. Преимущество этого способа состоит в высоком качестве замороженных продуктов, однако, этот способ дорогой.

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.

Консервирование с использованием обеспложивающих фильтров. Этот способ позволяет получать стерильные пищевые продукты с максимальным сохранением в них витаминов, цвета, вкуса и аромата. Таким образом, освобождают от микроорганизмов прозрачные соки, виноградные вина, пиво и др. Сущность метода состоит в пропускании продукта через фильтры, имеющие настолько мелкие поры, что они задерживают содержащиеся в нем микроорганизмы.

Консервирование ионизирующими излучениями. При таком способе стерилизующий эффект получают без повышения температуры. Для обработки пищевых продуктов используют рентгеновское излучение, g- излучение или поток ускоренных электронов. Особый интерес представляет g - излучение.

Механизм действия ионизирующей радиации основан на ионизации молекул и атомов микроорганизмов, в результате чего нарушаются их нормальные биологические функции и они отмирают.

Величина дозы облучения зависит от вида продукта, а также характера и интенсивности обсеменяющей его микрофлоры. Различают: 1) радиационная стерилизация, почти полностью подавляющая развитие микроорганизмов, называется радаппертизация. В этом случае используют дозы порядка 10-25 кГр (килогрей).

Обработку пищевых продуктов пастеризующими дозами порядка 5-8 кГр, достаточную для увеличения длительности хранения называют радуризацией.

Наиболее перспективным является облучение в инертных газах, вакууме, при низких температурах и с применением антиокислителей. Однако этот способ консервирования до сих пор не нашел промышленного применения и находится в стадии углубленного изучения (его влияние на здоровье человека, степень устойчивости микроорганизмов к действию ионизирующих излучений).

Консервирование токами ультравысокой (УВЧ) и сверхвысокой (СВЧ) частоты. 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 100⁰С и выше. Пищевые продукты упакованные в герметичную тару и помещенные в зону действия ультразвуковой частоты, нагреваются до кипения в течение 3-5 секунд.

Этим методом в плодоовощной промышленности стерилизуют плодово-ягодные и овощные соки, в общественном питании токи СВЧ используют для приготовления различных блюдах

Облучение ультрафиолетовыми лучами (УФЛ). Это облучение невидимой частью световых лучей с длиной волны 60 – 400 нм губительно действует на микроорганизмы. 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 0,1мм. Используется для стерилизации камер холодильников и складов.

Консервирование с использованием ультразвука. Ультразвук (звук с колебаниями > 20 кГц) может быть использован в пищевой промышленности для пастеризации молока, в бродильной и безалкогольной промышленности для беззараживания 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.