Основы консервирования пищевых продуктов

Размещено на http://allbest.ru

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.

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 инактивации 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. Различают две 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 нескольких лет.

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:

с низкой кислотностью (рН 5,0 и выше) - молочные и мясные продукты;

со средней кислотностью (рН 5,0-4,5)- мясорастительные продукты;

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 к их 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.

Кроме того, 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 некоторых случаях заменить холодильное хранение. Опытные перевозки из Австралии и Новой Зеландии в Англию полутуш баранины 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 облученных зерна и зернопродуктов, картофеля, апельсинов, рыбного филе из 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.

Физико-химические методы консервирования

Консервирование сушкой. Сушка (обезвоживание) проводится для предотвращения или замедления физико-химических, биологических и других процессов, способствующих снижению питательной ценности продуктов или их порче.

Сушку используют для удлинения сроков хранения зерна, плодов, овощей, грибов, молока, яиц, рыбы и других продуктов. Большинство пищевых продуктов сушат до содержания влаги 4-14 %, в результате чего снижаются ферментативные процессы. Плоды с большим содержанием сахара высушивают до более высокого содержания в них влаги -20--25 %. Это связано с тем, что при их обезвоживании возрастает осмотическое давление среды, что в свою очередь воздействует на жизнедеятельность микроорганизмов.

Сушеные продукты имеют меньшую массу, занимают значительно меньший объем, имеют более высокую энергетическую ценность по сравнению с продуктами свежими или консервированными другими способами. Это в значительной степени облегчает их транспортирование и хранение. Вместе с тем в процессе сушки часто улетучиваются ароматические вещества, окисляются витамины и некоторые другие компоненты. Высушенный продукт нельзя использовать без предварительной подготовки.

Существует несколько способов сушки: нагретым воздухом - конвективная, в виброкипящем слое, распылительная, контактная, вакуумная, сублимационная и др.

Сушка продуктов нагретым воздухом, или конвективная, до сих пор является наиболее распространенной. Удаление влаги осуществляется подогретым воздухом температурой 80--120 °С в сушильных установках, состоящих из сушильной камеры и калорифера -- подогревателя воздуха. В зависимости от конструкции камеры сушильные установки подразделяют на шкафные, карусельные, ленточные, канальные, распылительные и др.

Процесс сушки представляет собой комплекс взаимосвязанных и одновременно протекающих процессов. К ним относятся нагрев продукта в результате переноса тепла от нагретого воздуха к обезвоживаемому материалу, испарение влаги, перенос влаги с поверхности продукта в среду сушильной камеры, перенос влаги внутри продукта.

Сушка протекает правильно в том случае, если скорость испарения влаги с поверхности продукта равна скорости переноса влаги внутри него. При более высокой скорости испарения на поверхности высушиваемого продукта образуется корка, замедляющая процесс сушки, при медленном испарении продукт запаривается. Процесс сушки можно интенсифицировать, увеличивая поверхность испарения, для чего сырье разрезают на куски.

Недостатком конвективной сушки является то, что она протекает сравнительно длительное время (в течение 3-20 ч ) при температуре 60--75 °С, оптимальной для деятельности многих ферментов и микроорганизмов, что приводит к потерям компонентов химического состава (окислению витаминов, дубильных и красящих веществ, реакции меланоидинообразования), ухудшению вкуса, аромата высушенного продукта. Для снижения этих потерь и предупреждения потемнения плодов и овощей при сушке их предварительно обрабатывают сернистым ангидридом либо бланшируют горячей водой или паром для инактивации ферментов. Недостатком является то, что высушенные плоды и овощи плохо набухают и восстанавливаются до готового блюда при длительном кипячении (25-30 мин). консервирование продукт сушка замораживание

Более современным способом обезвоживания является сушка в кипящем (псевдоожиженном) слое. В обычных сушилках обезвоживание осуществляется в плотном слое в условиях, когда не вся поверхность продукта участвует в теплообмене. Процесс сушки протекает медленно, при этом возможны перегревы отдельных участков слоя. Процесс обезвоживания значительно ускоряется при перемешивании высушиваемого продукта.

Сушка в кипящем слое осуществляется следующим образом. Через слой измельченного зернистого продукта, находящегося на сетке, продувают с определенной скоростью воздух. Слой вначале разрыхляется, набухает, а затем переходит в состояние псевдоожижения, напоминающее кипящую жидкость. Вследствие интенсивного перемешивания и контакта отдельных частиц с нагретым воздухом происходит выравнивание температуры в объеме слоя, сокращается время сушки.

При сушке в виброкипящем слое происходит интенсивное перемешивание нарезанных кусочков продукта в результате одновременного воздействия вертикальных вибраций решетки и восходящего воздушного потока. Сушка в виброкипящем слое позволяет по сравнению с сушкой в плотном слое в 2--3 раза уменьшить ее продолжительность и получать быстроразваривающиеся сушеные овощи и плоды более высокого качества.

В отечественной пищевой промышленности внедрены в производство сушилки с кипящим слоем для сушки дрожжей, подсушки подсолнечника и др.

Рядом преимуществ по сравнению с конвективной обладает микроволновая сушка с использованием энергии сверхвысокой частоты (СВЧ). В этом случае интенсификация процесса обезвоживания происходит вследствие проникающего эффекта микроволн и высокого поглощения их молекулами воды. Ввиду повышения давления во внутренних слоях материала при превращении поглощенной энергии в тепло кусочки высушиваемых продуктов несколько увеличиваются в объеме. В результате получается пористый сушеный продукт, способный быстро развариваться. Время, необходимое для восстановления сушеного продукта, составляет 10 мин.

Распылительная сушка используется для обезвоживания жидких продуктов. Жидкие или тонкоизмельченные продукты подаются в распылительное устройство, которое с помощью форсунок и дисков, вращающихся с большой скоростью, распыляет продукт и превращает его в мельчайшие капельки. Распыление происходит внутри большой сушильной камеры, в которую подается горячий воздух. Частицы продукта встречаются с потоком нагретого до 140-160 °С воздуха и обезвоживаются. Сухой остаток в виде порошка осаждается в нижней части камеры. Продолжительность сушки в распылительном состоянии измеряется секундами, благодаря чему в пищевых продуктах почти полностью сохраняются даже термолабильные вещества -- белки, витамины. Недостатком этого вида сушки является опасность окисления кислородом воздуха составных частей продукта, находящегося в высокодисперсном состоянии. Окислительные процессы можно предупредить, если сушить и хранить высушенный продукт в атмосфере инертного газа -- азота или углекислого.

Сушка методом распыления широко применяется в пищевой промышленности при производстве сухих молочных продуктов, меланжа, яичного белка, фруктовых и овощных соков, пюре, порошков.

Контактная сушка применяется для обезвоживания высо-ковлажных жидких и пюреобразных продуктов: молока, картофельного и овощного пюре.

Сушка осуществляется при непосредственном контакте жидкого продукта с нагретой поверхностью. При этом способе обезвоживания продукт подается непрерывным потоком на горячую поверхность барабана-вальца и высушивается за 4-12 с. Готовый продукт с помощью специальных скребков снимается с поверхности барабанов в виде пленки, а затем размалывается в порошок. Недостатком этого способа сушки является то, что при контакте компонентов продукта с нагретой поверхностью происходит денатурация белков, могут происходить процессы меланоидино- и карамелеобразования, значительны потери ароматических веществ.

Вакуумная сушка осуществляется в условиях разрежения при сравнительно низких температурах, не превышающих 50 °С, что снижает потери термолабильных компонентов -- белков, витаминов, при этом полностью сохраняются органолептические свойства продукта. Так, при обычной сушке яиц потери витаминов составляют 30-50 %, а при вакуумной не превышают 5-7 %.

Сублимационная сушка основана на удалении из замороженных продуктов путем возгонки (сублимации) воды, т.е. в результате непосредственного перехода льда в пар, минуя жидкую фазу. Сушка осуществляется в условиях глубокого вакуума (остаточное давление 133--266 Па). Сушка при низкой температуре тормозит развитие микроорганизмов и препятствует химическим и биохимическим процессам.

Протекает она в три стадии. На первой стадии происходит быстрое замораживание продукта. Температура в массе продукта резко понижается, достигая минус 17 °С и ниже. Замораживание происходит в течение 15-20 мин со скоростью 0,5-1,5 °С в минуту. На этой стадии из продукта за счет сублимации льда удаляется 10-15 % влаги.

Обезвоживание материала во второй стадии происходит в результате нагрева плит, на которых находятся высушиваемые продукты. При этом продукт не размораживается, кристаллы льда испаряются, минуя жидкую фазу, и он теряет до 80 % влаги. Продолжительность второй стадии зависит от вида и размеров сырья и колеблется от 10 до 20 ч.

Третья стадия представляет собой тепловую вакуумную сушку, при которой из высушиваемого продукта удаляется оставшаяся адсорбционно-связанная влага. Продолжительность этой стадии 3--4 ч. Длительность процесса может быть сокращена, если сублимационная сушка будет осуществляться в поле СВЧ. Высушенный продукт имеет влажность 3-6 %, его расфасовывают в герметично закрытую тару.

Сублимационная сушка сочетает два способа консервирования: замораживание продукта и его высушивание в замороженном состоянии, поэтому микроструктура, объем, свойства и состав продукта сохраняются почти полностью. Продукт обладает хорошей пористостью, при обводнении быстро восстанавливает первоначальный вид и свойства, может длительное время сохраняться при положительных температурах, в результате чего резко снижается стоимость его хранения. Кроме того, такие продукты могут продаваться на торговых предприятиях, не обеспеченных холодильными установками.

Недостатком сублимационной сушки является то, что при хранении в продуктах ввиду их большой контактной поверхности протекают окислительные процессы. Окислительным реакциям подвергаются липиды, пигменты, витамины, ароматические вещества, что в конечном итоге приводит к нежелательным изменениям вкуса и запаха, а также снижению биологической ценности продукта. Замедлить окислительные процессы можно, упаковывая высушенные продукты в атмосфере инертного газа или под вакуумом.

Перед использованием продукты сублимационной сушки должны быть подвергнуты регидратации -- обводнению. Для этого их помещают в теплую воду (20-30 °С) или растворы веществ, улучшающие органолептические показатели и пищевую ценность продукта. При регидратации поры быстро заполняются водой, а затем начинается процесс взаимодействия воды с основными компонентами пищевых продуктов. Время регидратации от 1 до 30 мин в зависимости от вида продукта.

Сублимационная сушка используется для обезвоживания продуктов растительного и животного происхождения.

Радиационная сушка осуществляется путем передачи тепла инфракрасными лучами. Использование этого способа сушки позволяет интенсифицировать процесс обезвоживания за счет увеличения теплового потока на поверхности высушиваемого материала и способности ИК-излучения проникать на некоторую глубину. Энергия ИК-излучения превращается в тепло только в случае поглощения ее облучаемым предметом.

Лучшие результаты получаются при использовании кон-вективно-радиационного метода, при котором сочетается обработка продукта инфракрасными лучами с сушкой нагретым воздухом.

В стадии изучения находится способ конвективно-радиационной сушки в кипящем и виброкипящем слое.

Перспективной является сушка овощных и фруктовых паст, пюре и соков во вспененном состоянии. Сущность этого способа состоит в том, что пюреобразный продукт взбивают в стойкую пену в присутствии пеностабилизирующих веществ и высушивают до содержания 2-4 % влаги. Пену сушат различными способами: радиационным, конвективным и др. Время сушки 3-20 мин. Высушенный продукт измельчают, просеивают и упаковывают в герметичную тару. По качеству вырабатываемого продукта этот способ конкурирует с сублимационной и вакуумной сушками, но значительно дешевле их.

Сушка плодов и овощей методом дегидрофрижирования или дегидроконсервирования заключается в высушивании из продукта примерно 50 % влаги и последующем его замораживании. Использование этого способа обеспечивает получение продуктов высокого качества, близких по органолептическим свойствам и пищевой ценности к свежим.

Перспективной является сушка плодов осмотическим обезвоживанием. Сущность ее состоит в том, что кусочки плодов выдерживают в крепком теплом сахарном сиропе, при этом происходит переход воды из клеток плодов в окружающую среду (явление осмоса). Переход же сахара из сиропа в клетку незначителен. Хорошо поддаются осмотическому обезвоживанию нарезанные фрукты. Концентрация сахара в сиропе должна быть не менее 70 %. По окончании процесса плоды отделяют от сиропа и досушивают до содержания в них влаги 10 %. Высушенные плоды отличаются хорошим ароматом, имеют светлую окраску и могут быть использованы как готовое десертное блюдо. Упаковывают их в пакеты из целлофана или полиэтилена, а также и герметичную стеклянную тару.

Близким к сушке является метод концентрирования жидких пищевых продуктов, основанный на частичном удалении влаги при нагревании до 40-60 °С в вакуум-аппаратах. При сгущении жидких пищевых продуктов в них накапливаются вещества, повышающие осмотическое давление и задерживающие развитие микроорганизмов. Этот метод консервирования лежит в основе получения сгущенного молока, томата-пасты, концентрированных плодово-ягодных соков, паст, экстрактов.

Существует и другой способ получения концентрированных соков -- вымораживанием влаги. Этот способ основан на том, что при замораживании вымерзает растворитель (вода), а экстрактивные вещества (сахара, кислоты, соли) не кристаллизуются, а остаются в растворе. Сок замораживают при температуре минус 10-12 °С, образовавшиеся кристаллы льда отделяют на центрифуге. Вымораживание влаги и отделение льда повторяют 2-3 раза. Полученный концентрированный сок богат эфирными маслами и отличается высоким качеством. Концентрация сухих веществ сока после его вымораживания не превышает 50 %.

Вяление - частный случай применения сушки. Этот способ консервирования основан на медленном обезвоживании в естественных условиях предварительно посоленных мясных или рыбных продуктов. Процесс вяления длится от 10 до 30 суток при температуре 10-25 °С. При вялении под действием солнечного света, воздуха и медленного обезвоживания в тканях продукта протекают сложные физические и биохимические процессы. Происходит частичная денатурация белков, мышечная ткань уплотняется, пропитывается жиром, приобретая янтарно-желтый цвет, и становится полупрозрачной. Одновременно протекают окислительные процессы. Происходит созревание продукта, он приобретает приятные специфические вкус и запах. Вялят воблу, тарань, деликатесные балычные изделия из осетровых и лососевых рыб. Содержание влаги в вяленых продуктах должно быть не более 38-45 %.

Консервирование поваренной солью и сахаром. Такое консервирование основано на повышении осмотического давления среды, в результате чего происходит обезвоживание клеток микроорганизмов и прекращается их жизнедеятельность. Микроорганизмы обладают различной устойчивостью к повышению осмотического давления. Некоторые бактерии, например Васt. gummosum, могут развиваться в 18--20 %-ном растворе поваренной соли или в 70 %-ном сахарном сиропе. Галофильные бактерии хорошо развиваются в 25--30 %-ном рассоле.

Поваренную соль в концентрациях 8-14 % используют для консервирования рыбы, мяса, овощей и некоторых других продуктов. Различают следующие способы посола: сухой, когда продукт обрабатывают сухой солью, мокрый -- водным раствором поваренной соли и смешанный -- комбинирование сухого и мокрого способов. В зависимости от температуры, при которой солят продукты, различают посол холодный (от 0 до минус 10 °С), охлажденный (0-5 °С) и теплый (10 °С и выше).

При посоле происходит диффузионно-осмотический обмен, изменяются консистенция и структура продукта, формируются его специфические вкус и аромат, происходят также потери белковых веществ в результате их перехода в рассол, а также вследствие их гидролитического распада, что приводит к понижению пищевой ценности и ухудшению органолептических свойств продукта. В некоторых случаях посол является одним из наиболее целесообразных способов консервирования, например сельдевых и лососевых рыб, так как при этом значительно улучшаются их вкусовые достоинства. При посоле свинины также наблюдается образование специфичных приятных вкуса и запаха ветчинности.

Поскольку поваренная соль влияет на вкус пищевых продуктов, содержание ее для многих изделий устанавливается в пределах 2,5-6 %. В этом случае консервирующий эффект достигается сочетанием посола с другими видами консервирования - охлаждением, копчением, сушкой и т.д.

Сахар в концентрации не менее 65 % применяют для консервирования при изготовлении варенья, джема, повидла, желе, сиропов и др. При получении этих продуктов избыток влаги удаляют выпариванием, в результате чего еще больше повышается осмотическое давление. Однако при этом частично разрушаются витамины и снижается ценность продукта. Для повышения стойкости консервированных таким образом изделий их дополнительно пастеризуют в герметично закрытой таре.

Биохимические методы консервирования

Квашение - консервирование плодов, овощей и грибов молочной кислотой, образующейся в результате сбраживания сахаров продукта молочнокислыми бактериями. Молочная кислота придает продукту специфичный вкус и способствует лучшей его сохранности. В зависимости от вида переработанного сырья продукт называют квашеным (капуста), соленым (огурцы, томаты, арбузы) или моченым (яблоки).

Молочная кислота в концентрации даже 0,5 % тормозит деятельность вредных дрожжей и плесеней, а при ее концентрации 1,5-2 % прекращается деятельность самих молочнокислых бактерий. Одновременно с образованием молочной кислоты в квашеных овощах накапливается этиловый спирт, который также оказывает консервирующее действие. В квашеной капусте и соленых огурцах количество его не превышает 0,5-0,7 %, что не препятствует развитию молочнокислых бактерий, но заметно улучшает вкус готовой продукции. В моченых яблоках содержание его достигает 0,8-1,8 %.

Поваренная соль, используемая при солении и квашении, в количестве 2-6 % вызывает плазмолиз растительных клеток, способствует переходу в рассол клеточного сока, богатого сахаром, и тем самым стимулирует процессы брожения.

Кроме того, она подавляюще действует на многие микроорганизмы, прежде всего на масляно-кислые бактерии и бактерии группы coli. Соль так же участвует в формировании вкуса квашеных овощей. Активность процесса брожения зависит от начального содержания сахара в продукте, концентрации соли, температуры окружающей среды и вида молочнокислых микроорганизмов. Температуру брожения поддерживают от 18 до 25 °С.

В дальнейшем заквашенный продукт хранят при более низких температурах (от 0 до 2 °С) в анаэробных условиях, чтобы предупредить развитие уксуснокислых бактерий и плесеней, на которые не влияет молочная кислота.

Дня улучшения качества квашеных продуктов, ускорения процесса брожения я предупреждения развития вредных микроорганизмов применяют закваски чистых культур молочнокислых бактерий.

Химические методы консервирования

Химические вещества, используемые для консервирования пищевых продуктов, должны быть безвредными и не изменять вкус, цвет и запах продукта.

В настоящее время в РБ для консервирования разрешены следующие химические препараты: этиловый спирт, уксусная, сернистая, бензойная, сорбиновая кислоты и некоторые их соли, борная кислота, уротропин, некоторые антибиотики и др.

Консервирование этиловым спиртом. Такой способ консервирования основан на губительном действии спирта на микроорганизмы. Этиловый спирт используется в качестве консерванта при производстве плодово-ягодных соков-полуфабрикатов. В концентрациях 12--16 % этиловый спирт задерживает развитие, а при 18 % полностью подавляет жизнедеятельность микрофлоры. Соки с концентрацией спирта 25-30 % применяются при производстве ликероводочных изделий, а с концентрацией 16 % - при получении безалкогольных напитков.

Маринование. Это способ консервирования, основанный на повышении кислотности среды путем добавления уксусной кислоты. В концентрациях 1,2-1,8 % уксусная кислота подавляет деятельность многих микроорганизмов, и в первую очередь гнилостных. Микроорганизмы чувствительны к изменению рН среды, т.к. это приводит к изменению поверхностных амфотерных структур клетки и вследствие этого к нарушению клеточного равновесия и последующей гибели клетки.

Для усиления консервирующего эффекта маринование иногда сочетают с другими видами консервирования: пастеризацией, солением, хранением при низких температурах. В пастеризованных маринованных продуктах содержание уксусной кислоты снижается до 0,8-1,2 %, что благоприятно влияет на их вкус.

При производстве маринованных продуктов обычно используют столовый уксус, содержащий 3-6 % уксусной кислоты, или пищевую уксусную эссенцию с содержанием уксусной кислоты 70-80 %. Для выработки маринадов более желателен биохимический уксус (спиртовой, винный, плодово-ягодный и др.), так как уксус из эссенции обладает резким вкусом. Кроме уксуса в маринадную заливку добавляют соль, пряности, сахар.

Маринуют плоды, овощи, грибы, рыбу и др. Подготовленные свежие, бланшированные или жареные продукты заливают маринадной заливкой, банки закатывают и пастеризуют при температуре 90-100 о С. При хранении маринадов происходит их созревание, которое длится от 20 дней до 2 месяцев. В процессе созревания уксусная кислота, сахар и соль диффундируют в продукты, под действием кислот около 75 % сахарозы превращается в инвертный сахар, улучшаются вкусовые качества продукта. Хранят маринады при низких температурах (от 0 до 4 °С), так как многие плесени усваивают уксусную кислоту и могут вызывать порчу продуктов.

Консервирование кислотами. Консервирование пищевых продуктов сернистой кислотой, ее солями и сернистым ангидридом называется сульфитацией. Сернистая кислота является сильным антисептиком, подавляет деятельность плесеней и бактерий; более устойчивы к ее действию дрожжи, особенно винные расы. Эта кислота применяется дня консервирования плодов, ягод, фруктовых и овощных полуфабрикатов. Эффективность действия сернистой кислоты зависит от температуры и рН среды. При повышении кислотности степень диссоциации сернистой кислоты уменьшается, и таким образом сохраняется больше недиссоциированных молекул, обладающих консервирующим действием.

Сульфитацию проводят различными способами. Дня дезинфекции помещений, бочек, резервуаров применяют газообразный диоксид серы, образующийся при сжигании серы. Диоксид серы может подаваться из стальных баллонов, в которых сжиженный газ находится под давлением. Сульфитацию также проводят 5-6 % ным водным раствором или с помощью растворов солей, выделяющих двуокись серы.

Кроме того, сернистый ангидрид может использоваться путем закладки в ящики с виноградом (или другими ягодами) бисульфита натрия. Медленно разлагаясь ни время хранения и вступая в реакцию с водой, выделяемой виноградом, бисульфит натрия образует небольшое количество сернистого ангидрида, вполне достаточное для предупреждения порчи ягод.

Сернистая кислота инактивирует ферменты, подавляет процессы дыхания плодов и овощей, удлиняя тем самым сроки их хранения и предохраняя от потемнения.

При нагревании сульфитированных продуктов происходит быстрое расщепление сернистой кислоты с выделением газообразного диоксида серы. На этом свойстве сернистой кислоты основан процесс ее удаления из продукта -- десульфитация. Сульфитированные продукты используются только для последующей переработки после удаления сернистой кислоты. Диоксид серы действует на дыхательные органы и вызывает раздражение слизистой оболочки, поэтому в больших концентрациях он опасен для человека.

К наиболее часто применяемым солям сернистой кислоты относят бисульфит натрия (NаНSО3), бисульфит калия (КНSО3), пиросульфат натрия (Nа2S2О3), сернисто-кислый натрий (Nа2SО3) и сернисто-кислый калий (К2SО3).

Остаточное содержание диоксида серы в сушеных овощах и фруктах не должно превышать 0,01-0,06 %, в плодово-ягодных пюре - 0,2, в соках -- 0,12-0,15 %.

Бензойная кислота (С6Н5СООН) и бензойно-кислый натрий применяются для консервирования С6Н5СООН) фруктово-ягодных полуфабрикатов, соков, килек.

Бензойная кислота плохо растворима в воде, поэтому для консервирования обычно используют ее соль -- бензойно-кислый натрий (С6Н5СООNa). Эта кислота подавляет жизнедеятельность дрожжей, менее интенсивно действует на масляно-кислые бактерии, мало на уксуснокислые и почти совсем не влияет на развитие молочнокислых бактерий и плесеней. Наиболее сильное антисептическое действие бензойной кислоты и бензойно-кислого натрия проявляется в кислой среде при рН 2,5-3,5. Недостатком бензойной кислоты как консерванта является ее отрицательное влияние на вкус консервируемого продукта, под ее действием также происходит помутнение растительных материалов, содержащих белок. Поэтому количество бензойной кислоты, добавляемое в пищевые продукты, строго регламентируется и не превышает 70--100 мг на 100 г продукта.

Сорбиновая кислота (С6Н8О2) и ее соли являются сильными антисептиками и безвредны. Они используются для консервирования фруктовых соков, пюре, маринадов и других продуктов с низким рН среды.