Консервирование – это способ сохранения продуктов от порчи.
Он основан на создании таких условий, при которых прекращаются развитие микроорганизмов и деятельность ферментов, вызывающих порчу пищевых продуктов, в результате чего увеличивается срок хранения. Кроме того, консервирование расширяет ассортимент пищевых продуктов (рыба свежая, соленая, вяленая), способствует улучшению их вкуса (копченая колбаса, маринованные овощи), повышает калорийность за счет добавления масла, соусов, сахара (шпроты, рыба в томатном соусе). Консервированными продуктами можно снабжать население круглогодично во всех районах страны.
Изменяя условия среды, воздействуя на сырье или на микроорганизмы теми или иными физическими и химическими факторами, можно добиться уничтожения или подавления жизни возбудителя порчи (микроорганизма) и сохранение жизни сырья. Можно прекратить все жизненные процессы в сырье, не разрушая его пищевых качеств, и устранив возбудителя порчи, сохранить сырье как пищевой продукт и т.д.
Я. Я. Никитский систематизировал способы консервирования, выделив четыре принципа: биоз, анабиоз, ценоанабиоз и абиоз.
Принцип биоза – это поддержание жизненных процессов, происходящих в растительном сырье и препятствующих развитию микроорганизмов. Этот принцип является основой для хранения свежих плодов, ягод и овощей.
Естественный иммунитет против различного рода заболеваний определяет сопротивляемость растений действию микроорганизмов и, следовательно, удлиняет сроки их хранения, предотвращая порчу. Иммунные сорта обладают способностью вырабатывать вещества определенного химического состава, не позволяющие развиваться основным возбудителям порчи растения. Многие из них полностью невосприимчивы к специфическим возбудителям порчи данного вида продукта.
Таким образом, подбор сортов является одним из основных условий при хранении растительного сырья, особенно сочного.
Продолжительность хранения растительных продуктов зависит от их видовых, сортовых особенностей и условий хранения. Независимо от иммунных свойств ягоды и скоропортящиеся плоды нсегда хранятся меньше, чем корнеплоды и клубни, и тем более, чем зерно или семена.
При этом способе хранения замедляются все биологические процессы, протекающие в живом организме. Например, свежие плоды, ягоды и овощи не перезревают, ткани их не размягчаются, резко подавлены жизненные функции и развивающихся на них микроорганизмов. Все это относится и к зерну.
Способ хранения растительного сырья в регулируемой газовой среде – перспективный способ хранения, открывающий большие возможности для сокращения потерь.
Классическим примером анабиоза можно назвать способ хранения растительного сырья в условиях пониженных температур (психроанабиоз). Этот способ широко применяется для сохранения плодов и овощей, семян и зерна. Действительно, холод (от минус 1 до минус 5 °С) спасает растительное сырье от развития в нем микроорганизмов.
Однако необходимо помнить, что существуют микроорганизмы, хорошо развивающиеся при низких температурах (психрофилы), а некоторые, например плоды, легко заболевают при пониженных температурах, в их тканях появляются физиологические расстройства, и они легче поражаются микроорганизмами. Учитывая оба фактора, приходится иногда в качестве оптимального использовать температуру выше критической. Например, некоторые сорта яблок желательно хранить при температурах 5 °С, 7 °С, 10 °С; цитрусовые хранят при температурах 3 °С-7 °С.
Нельзя путать понятия «охлаждение» и «замораживание» (криоанабиоз). При замораживании происходит образование кристаллов льда в растительных тканях, что недопустимо, например, при хранении свежих плодов, ягод и овощей, так как после оттаивания качество их резко ухудшается в связи с гибелью протоплазмы клеток.
К принципу анабиоза условно можно отнести способ хранения пищевых продуктов при высоком осмотическом давлении (осмоанабиоз). Этот способ обработки при больших концентрациях в среде сахара или соли позволяет замедлить или прекратить полностью жизнедеятельность микроорганизмов. При создании высоких концентраций осмотически деятельных веществ происходит плазмолиз клеток микроорганизмов, они впадают в анабиотическое состояние, теряют способность размножаться и вызывать порчу пищевых продуктов.
Сушка (ксероанабиоз) позволяет удалить из пищевых продуктов определенное количество влаги, препятствует тем самым развитию микроорганизмов. Так, в зерне злаковых с влажностью 12 %-14 % интенсивность дыхания ничтожна, а микроорганизмы не имеют условий для активного развития. При влажности менее 10 % не развиваются и многие насекомые.
Изменения при обработке перед сушкой и в процессе сушки столь глубоки, что продукт не остается жизнеспособным. То же можно сказать и о пищевых продуктах, консервированных в концентрированных растворах сахара или соли.
К анабиозу можно отнести и способ консервирования продуктов, основанный на создании в них кислой среды (ацидоанабиоз). В качестве консервирующего средства применяют уксусную кислоту, виноградный и плодово-ягодные уксусы. При рН ниже 5 заметно подавляется жизнедеятельность многих микроорганизмов, в том числе гнилостных.
Принцип ценоанабиоза основан на том, что при хранении продукта создаются благоприятные условия для определенной группы микроорганизмов, подавляющих размножение других, вызывающих порчу продукта.
При квашении, например, микроорганизмы вызывают активные биохимические процессы, (дрожжи и молочнокислые бактерии), в результате которых накапливаются в продукте собственные консерванты – молочная кислота и спирт. Они, в свою очередь подавляют жизнедеятельность нежелательной микрофлоры, прежде всего гнилостной, а также вызывающей маслянокислое и уксуснокисное брожение.
Принцип абиоза – это прекращение жизнедеятельности микроорганизмов и других вредителей и жизненных процессов в растительном сырье.
К принципу абиоза относят также и обработку пищевых продуктов антисептиками (химабиоз). Химические вещества вызывают глубокие изменения в клетках микроорганизмов, приводящие к их гибели.
К средствам химабиоза относится и копчение. Дым от сгорающей древесины – хороший антисептик, так как в нем содержаться фенолы, альдегиды, кетоны, спирты, кислоты, смолы и другие вещества.
Методы консервирования пищевых продуктов подразделяют на физические, физико-химические, биохимические и химические.
К физическим методам консервирования относят консервирование действием низких и высоких температур и лучистой энергией.
Консервирование низкими температурами – охлаждение и замораживание – основано на замедлении или прекращении развития микробов и действия ферментов.
При охлаждении продукты хранят при температуре 0°С, не допуская замораживания. Этот способ консервирования не изменяет ценности и качество продуктов: плодов, мяса, рыбы, молока, творога и сметаны.
При замораживании продукт охлаждают до минус 20°С -25 °С. Применяют этот способ для длительного хранения продуктов. Его используют для хранения мяса, рыбы, а в настоящее время и для творога, овощей, готовых блюд. Замороженные продукты по вкусовым и питательным свойствам уступают охлажденным из-за потери питательных веществ при оттаивании.
Консервирование высокими температурами – пастеризация и стерилизация – основано на губительном действии высоких температур на микробы.
Пастеризация – это нагревание продукта ниже 100°С. Различают пастеризацию длительную (при 63°С – 5 °С в течение 30-40 минут) и кратковременную (при 85°С – 90 °С в течение 1-1,5 минут), а для более длительного хранения продуктов применяют многократную пастеризацию.
Пастеризация почти не снижает пищевой ценности и вкусовых достоинств продукта. Чаще всего пастеризуют молоко, сливки, соки, варенье, джем. П ри пастеризации микробы погибают, однако споры их могут сохраняться, а затем прорастать. Поэтому применяют стерилизацию.
Стерилизация – это нагревание продукта выше 100°С (113°С -120°С в течение 20-40 минут) в герметично закрытых банках, бутылках. При этом погибают все микроорганизмы и споры, поэтому продукт хранится длительное время. При стерилизации свойства продуктов изменятся в результате денатурации белков, частичного гидролиза жира, разрушения витаминов и др. Используют этот метод для приготовления консервов из мяса, рыбы, молока, фруктов.
Консервирование лучистой энергией – это обработка продуктов токами высокой частоты в герметично закрытых банках, облучение ультрафиолетовыми лучами поверхности колбас и мясных туш, обработка гамма-лучами различных продуктов, в том числе готовых блюд в пленках. Для обработки молока и соков применяют ультразвук.
К физико-химическим методам консервирования относят сушку, консервирование поваренной солью и сахаром.
Сушка основана на подавлении деятельности микроорганизмов и ферментов в результате обезвоживания продуктов до содержания в них влаги 8 %-14 % и высокой концентрации сухих веществ.
Разновидностью сушки является вяление – медленное обезвоживание предварительно подсоленных продуктов (мяса, рыбы).
Консервирование солью и сахаром основано на том, что под действием соли и сахара в клетках микроорганизмов создается повышенное осмотическое давление, клетки при этом обезвоживаются и погибают. Концентрация соли должна быть не менее 10%. Консервирование солью используют в основном для сельди, лососевых рыб, шпика и икры, вкусовые качества которых при посоле улучшаются. Консервирование сахаром применяют в производстве фруктово-ягодных кондитерских изделий, сиропов и сгущенного молока; концентрация сахара при этом должна быть не менее 60 %-65 %.
К биохимическим методам консервирования относят квашение (сочение).
Сущность квашения заключается в подавлении жизнидеятельности, гнилостных микробов молочной кислотой, накапливаемой в продуктах в результате сбраживания сахара плодов и овощей молочно-кислыми бактериями, попавшими с поверхности продукта и из воздуха. Содержание молочной кислоты при этом достигает от 0,7 % до 1,8 %. Квашению подвергают капусту, огурцы, помидоры, арбузы, яблоки. Эти продукты при температуре от 0 °С до 4°С хранятся несколько месяцев.
Химические методы консервирования основаны на действия химических веществ, которые подавляют жизнедеятельность микробов. К ним относят следующие методы.
Маринование – консервирование продуктов (овощей, фруктов) уксусной кислотой концентрацией от 0,5 % -0,9 %. Эти продукты хранят при температуре от 0 °С до 4 °С.
Копчение основано на пропитывании продукта антисептическими (противомикробными) веществами дыма, получаемого при неполном сгорании древесных опилок. Коптят продукты (мясо, рыбу) в коптильных камерах горячим (при 70 °С -140 °С) или холодным (при 40 °С) способом. Электростатическое копчение основана на осаждении на поверхности продукта частиц с противоположным электрическим зарядами. При бездымном копчении используют коптильную жидкость, в которую погружают продукт перед термической обработкой и сушкой. Коптильная жидкость не содержит канцерогенных (вредных) веществ.
Сернистым газом (SО 2) обрабатывают плоды и ягоды для сохранения их цвета до переработки.
Буру и уротропин применяют для консервирования икры рыб и рыбных консервов.
Бензойную кислоту (С 6 Н 5 СООН) концентрации 0,07% используют для консервирования фруктовых соков.
Углекислый газ (СО2) подавляет жизнедеятельность плесеней и некоторых бактерий. При 10 % -20 % -ной концентрации СО2 в воздухе и температуре 0°С срок хранения мяса, рыбы, колбасных изделий увеличивается в 2 раза по сравнению с хранением в обычных условиях.
Сорбиновую кислоту (С 5 Н 7 СООН) в количестве 0,02 % -0,2 % добавляют в овощные и фруктовые соки, компоты, сыры и маргарин для предохранения их от порчи. Эту кислоту вводят в состав пленок упаковочной бумаги, в которых хранят продукты.
Антибиотики (низин, биомицин) используют при производстве консервов, для обработки свежей рыбы, птицы.
Фитонциды губительно действуют на микробы, их применяют в качестве консервирующих веществ. Так, аллиловое масло, вырабатываемое из семян горчицы, используют при приготовлении маринадов.
Основано на способности антисептиков уничтожать микроорганизмы, предохраняя тем самым продукт от порчи. Проникая в клетку микроба, эти вещества вступают во взаимодействие с белками протоплазмы, парализуя при этом ее жизненные функции и приводя микробную клетку к гибели.
Антисептики, пригодные для сохранения пищевых продуктов, должны удовлетворять следую щ им требованиям: быть ядовитыми для микробов в небольших дозах (порядка долей процента), однако в применяемых дозах не оказывать вредного воздействия на организм человека; не вступать во взаимодействие с пищевыми веществами и не придавать продукту неприятного запаха или привкуса; не реагировать с материалом технологического оборудования или консервной тары; легко удаляться из продукта перед употреблением его в пищу антисептика, который полностью удовлетворял бы этим требованиям, пока не обнаружено. Многие из них оказывают вредное действие не только на микробы, но и на организм человека. Для консервирования плодов и ягод, фруктового пюре и плодово-ягодных применяют диоксид серы, бензойную кислоту или ее натриевую и сорбиновую кислоту.
Наилучшим антисептиком считается диоксид серы. Необходимая концентрация его невелика 0,15 % -0,20 %, но в этой концентрации он влияет на человека и придает продукту неприятный запах и привкус В консервном производстве он применяется для сохранения фруктовых полуфабрикатов и заготовок, которые впоследствии можно использовать для варки джемов, повидла и т.п. Диоксид серы более токсичен для плесеней и бактерий, чем для дрожжей. Кроме того, он ингибирует и некоторые ферменты, те, которые вызывают ферментативное побурение плодов и овощей, благодаря чему плоды не темнеют. Диоксид серы также способствует сохранению в продукте витамина С.
Бензоат натрия (натриевая соль бензойной кислоты) представляет собой кристаллический порошок без запаха и вкуса, который оказывает консервирующее действие в концентрации 0,1 %. Он удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к антисептикам (за исключением легкого привкуса бензоата), однако удалить его из полуфабриката перед употреблением в пишу невозможно. На бактерицидное действие бензойной кислоты влияет кислотность среда. Поэтому соли бензойной кислоты рекомендуется использовать для консервирования кислых продуктов.
В консервном производстве кроме перечисленных успешно используют сорбиновую кислоту или ее калиевую соль, которая оказывает консервирующее действие в небольших концентрациях (0,05 % -0,1 %), не придает продуктам постороннего привкуса или запаха и безвредна для человека. Попадая вместе с продуктами в организм человека, сорбиновая кислота окисляется до образования веществ, безвредных для человека.
Основано на бактерицидном характере их действия. Они отличаются от антисептиков по происхождению и способу получения: антисептики получают чисто химическим путем из неорганических продуктов (диоксид серы) или органических веществ (бензойная и сорбиновая кислоты), а антибиотики, которые продуцируются живой клеткой получают биохимическим путем. Наиболее распространены такие антибиотики микробного происхождения, как пенициллин, стрептомицин, грамицидин и др. Кроме перечисленных используются антибиотики растительного происхождения, так называемые фитонциды, которые входят в состав лука, чеснока, хрена, горчицы и других растений. Антибиотики в сотни раз эффективнее антисептиков, оказывают консервирующее действие в концентрация которые измеряются несколькими десятитысячными долями процента. Однако нужно иметь в виду, что систематическое употребление антибиотиков небезопасно для здоровья человека, так как приводит к появлению в организме человека микроорганизмов, устойчивых к их действию, и обесцениванию антибиотиков как лекарственных средств. Поэтому единственным антибиотиком, получившим разрешение органов здравоохранения для
консервирования пищевых продуктов, да и то при особых условиях, является хлортетрациклин, или биомицин. Ценной в технологическом отношении особенностью его является способность полностью разлагаться при непродолжительном кипячении, поэтому биомицин разрешено применять только для консервирования сырья животного происхождения – мяса, рыбы, птицы, которое употребляется в пище после горячей кулинарной обработки. Применять биомицин при консервировании плодов и овощей, которые употребляют также в сыром виде, не разрешается. Органы здравоохранения рекомендую использовать в пищевой промышленности антибиотики, не применяющиеся в медицине. К таким антибиотикам относится низин, бактерицидное действие которого проявляется в первую очередь в отношении бактерий. Его рекомендуется использовать для введения в консервы с целью смягчения режимов стерилизации в количестве 0,01 % -0,02 %. В процессе нагревания около 75 % низина разрушается, что позволяет вносить повышенное количество его для получения необходимых результатов.
Из фитонцидов наиболее подходящим для консервирования является эфирное масло, получаемое из семян горчицы, так называемое аллилгорчичное масло (изородановый эфир аллилового спирта). Введение этого антибиотика, например в маринады, в количестве 0,002 % позволяет сохранить эти продукты больше года при условии герметичной укупорки банки без порчи, даже если они не были пастеризованы.
Это фильтрация абсолютно прозрачного жидкого пищевого продукта через специальный материал, задерживающий микробы. Фильтрующим материалом служит прессованная асбестоцеллюлозная масса, размеры пор которой меньше микробной клетки. Фильтрующий материал изготавливается я в виде пластин, каждая из которых представляет собой стерилизующий фильтр (СФ). Таким образом, сущность обеспложивающей фильтрации заключается не в уничтожении микроорганизмов, а в механическом их отделении от продукта. Так их в технологическом процессе не предусмотрен нагрев продукта, все ферменты в нем полностью сохраняются. Биохимические процессы, протекающие с участием ферментов, могут приводить в процессе хранения к появлению нежелательных посторонних привкусов и запахов в пищевых продуктах и в итоге к порче. Поэтому перед стерилизующей фильтрацией продукт приходится нагревать, чтобы инактивировать ферменты. Способ консервирования обеспложивающей фильтрацией применим к ограниченному числу пищевых продуктов, отличающихся полной прозрачностью. Кроме того, проведение этого способа на практике связано с рядом трудностей: чтобы получить стойкие при хранении консервы, должны быть созданы абсолютно стерильные условия как в помещении, так и внутри и снаружи оборудования. Обслуживающий персонал должен принимать особые меры предосторожности, чтобы не внести инфекцию в продукт. Только при соблюдении всех этих условий можно избежать порчи продукта при хранении.
Охватывает область электромагнитных колебаний с длинами волн (0,136-4) 10 -7 м, обладает большой энергией, поэтому оказывает сильное химическое и биологическое действие. В зависимости от длины волны действие различных участков ультрафиолетового спектра неодинаково. Наибольшим воздействием на бактерии, подавляющим их жизнедеятельность и приводящим живые клетки к гибели, обладают лучи с длиной волны (2,0-2,95) 10 -7 м. Данная область ультрафиолетовых лучей называется бактерицидной.
Широкое использование бактерицидного эффекта ультрафиолетовых лучей для консервирования пищевых продуктов лимитируется их малой проникающей способностью, не превышающей доли миллиметра. УФ-лучи не пропускают стенки жестяной и стеклянной тары. Поэтому УФ -спектр может быть использован в основном для поверхностной стерилизации продуктов. Ультрафиолетовые лучи можно использовать для обеззараживания воздуха и поверхностей стен камер на пищевых предприятиях, для стерилизации тары, а также молока при условии обработки его на тонком слоем.
Данные излучения обладают высоком энергией, способны вызывать ионизацию электрически нейтральных атомов и молекул и стимулировать в облученных материалах однотипные химические реакции. Ионизирующие излучения можно получать двумя способами: механическим, используя рентгеновские аппараты или аппараты для получения потока ускоренных электронов; путем радиоактивного распада различных изотопов типа кобальта-60 и др. Как известно, при радиоактивном распаде образуются потоки элементарных частиц, которые называются α-лучами (положительно заряженные ядра гелия) и β-лучами (поток электронов или позитронов), а также электромагнитные колебания высокой частоты, которые называются γ-излучением. Два вида излучения - рентгеновские и γ-лучи оказывают ионизирующее действие, α- и β-лучи имеют малую проникающую способность, и их влияние на облучаемые материалы незначительно.
При определенной дозировке ионизирующих излучений можно подавить жизнедеятельность микроорганизмов либо вовсе их уничтожить. На этом основаны такие способы консервирования пищевых продуктов, как радуризация и радаппертизация.
При радуризации, производимой дозами (250-800) 10 3 рад, микроорганизмы уничтожаются лишь частично, в результате чего плоды, овощи, мясо и рыба могут сохраняться в свежем виде дольше, чем без радиационной обработки.
Радаппертизация, или радиационная стерилизация, оказывает точно такое же действие на микроорганизмы, что и тепловая стерилизация, но при этом требуются очень большие дозы ионизирующих излучений, порядка (1,5-2)10 6 рад, ибо микроорганизмы, особенно споры анаэробов, очень устойчивы к радиационному фактору. Но такие большие дозы приводят к появлению посторонних запахов и привкусов в продукте, разложению пищевых веществ, особенно аскорбиновой кислоты, образованию токсичных соединений, поэтому для обработки пищевых продуктов они не используются.
Ионизирующие излучения в относительно небольшой дозе убивают ростовые элементы клеток. Картофель теряет способность прорастать и может после радиационной обработки сохраняться в течение года.
Применяемые методы консервирования продуктов можно объединить в три группы: физические. химические и микробиологические.
Физические методы. Основной метод консервирования - обработка герметически укупоренных продуктов нагреванием. Большинство микроорганизмов погибает при температуре 110...120°С, многие (не образующие спор) при 60...100°С. Однако некоторые термостойкие бактерии сохраняются при нагревании даже до 130°С.
Прогревание консервов при температуре до 100°С называют пастеризацией, а при температуре 100°С и выше - стерилизацией. Продолжительность нагрева зависит от химического состава сырья (особенно от кислотности), его консистенции, объема, вида тары и др.
Консервирование пищевой продукции в герметически укупоренной таре возможно и стерилизацией токами высокой частоты (ТВЧ), при которой в результате Колебательного движения заряженных частиц продукта происходят быстрое прогревание консервов и гибель микроорганизмов. При этом исключается длительный нагрев сырья и продукция получается более качественной. Продолжительность нагрева 1...2 мин, иногда несколько секунд. Токами ВЧ пастеризуют компоты и соки в стеклянной таре, когда требуется нагрев не свыше 100°С. Стерилизацию консервов токами ВЧ применяют ограниченно из-за сложности оборудования.
В настоящее время ведут широкие исследования по стерилизации консервов с помощью Ионизирующих излучений , исключающих нагрев продуктов. Микроорганизмы при облучении очень быстро гибнут, а их споры теряют способность развиваться.
Для консервирования соков и пюре-образных продуктов применяют Асептический (обеззараживающий) метод Консервирования. Сущность метода заключается в том, что сок или пюре кратковременно прогревают в потоке при температуре 130...160°С, охлаждают и в асептических условиях разливают в стерильную тару. Кратковременный нагрев (от нескольких секунд до 2...3 мин) убивает микроорганизмы, не изменяя при этом химического состава продукта. Метод консервирования по принципу действия на микроорганизмы относится к стерилизации. Укупоренные в асептических условиях банки со стерильным соком или пюре дальнейшей тепловой обработке не подвергают. Этот метод консервирования один из перспективных. В период массового поступления сырья можно быстро законсервировать продукцию в больших цистернах (до 400 м3), а в дальнейшем, когда в этом будет необходимость, провести фасовку продукции в мелкую тару.
Сушка дает возможность довести содержание воды в продукте до такого количества, при котором микроорганизмы уже не могут развиваться. Например, для развития бактерий требуется не менее 30, а плесеней - 15% влаги. Сушка является самым древним способом консервирования и в настоящее время она продолжает совершенствоваться. Например, сейчас используют сублимационную сушку (сублимация - испарение льда при низких отрицательных температурах в вакууме). Проводят ее в аппаратах-сублиматорах с последующим досушиванием при температуре около 40°С. При этом получают сушеные продукты наиболее высокого качества. Многие микроорганизмы, особенно их споры, остаются в сушеных продуктах, и если важность продуктов повысится, то микроорганизмы начинают Развиваться и портят их. Поэтому необходима герметизация высушенной продукции (особенно с остаточным содержанием влаги 4...5%) или хранение в сухих хранилищах и складах.
Замораживание плодов и ягод при температуре - 25, - 35°С и последующее хранение замороженной продукции при - 18°С приостанавливают все физиологические процессы и деятельность микробов, но не уничтожают их. Поэтому для сохранения качества этого вида продуктов необходимо строго соблюдать условия их хранения и быстро использовать в пищу после размораживания. По качеству замороженные плоды и ягоды мало отличаются от свежих.
Охлаждение - это обработка и хранение свежих плодов и ягод при температуре около 0°С. Клеточный сок при этом не замерзает (ягоды замерзают при - 0,7...1,5°С, яблоки при - 1,5...4°С в зависимости от сорта и продолжительности хранения). Охлаждение замедляет биохимические процессы, приостанавливает развитие микроорганизмов, но не уничтожает их.
Консервирование продуктов высоким осмотическим давлением происходит при использовании в больших концентрациях сахара и соли. Осмос - медленное проникновение растворителя в раствор через тонкую перегородку, разделяющую их. В данном случае растворителем является вода микробов и она выходит через их оболочки в раствор сахара или соли. Так в варенье с массовой долей сахара около 65% развивается такое высокое осмотическое давление, при котором микроорганизмы обезвоживаются и не могут развиваться. Подобное наблюдается и в сиеной продукции с концентрацией соли более 10%.
Однако если хранить плоды и ягоды, консервированные сахаром, в открытой таре и во влажных условиях, то концентрация сахара уменьшится и продукция может начать портиться Поэтому консервы необходимо укупоривать.
К физическим методам консервирования относят и стерилизацию фильтрованием, когда применяют тонкие пластины отфильтровывающие микроорганизмы. В продукте (обычно это прозрачный сок) остаются ферменты, поэтому применения одних фильтров для сохранения сока недостаточно. Необходимо нагревание или охлаждение.
Химические методы. Основаны на применении различных химических веществ, губительно действующих на микроорганизмы. В первую очередь к ним относятся антисептики - вещества, подавляющие развитие микроорганизмов Наиболее распространенный антисептик - диоксид серы (сернистый ангидрид), или 0,1...0,2%-ная сернистая кислота. Этот метод консервирования называется сульфитацией. Диоксид серы сильна действует на бактерии, меньше - на плесени и дрожжи Он ядовит, поэтому сульфитированное сырье является полуфабрикатом и используется для переработки после удаления диоксида серы нагреванием (десульфитацией). Сульфитацию применяют главным образом для консервирования пюре обработки сырья перед сушкой и др.
Для консервирования кислых соков применяют бензойную кислоту в виде натриевой соли, которая хорошо растворяется в воде. 0,05...0,1%-ный бензойнокислый натрий губительно действует на дрожжи и плесени, слабее - на бактерии. Этот консервант безвреден для человека.
В последние годы в качестве антисептика стали широко использовать 0,05...0,1%-ную сорбиновую кислоту, которая подавляет в кислой среде развитие плесеней и дрожжей. Ее успешно применяют в сочетании с сахаром, например при выработке протертой ягоды. Эта кислота также безвредна для человека.
Кроме антисептиков, для консервирования продуктов используют винный (этиловый) спирт, уксусную или молочную кислоту. Высокая концентрация кислот делает продукт непригодным к употреблению, поэтому их используют для заготовки полуфабрикатов или применяют в сочетании с другими методами консервирования. Например, при производстве маринадов используют невысокие дозы уксусной кислоты и стерилизацию в герметически укупоренной таре.
Микробиологические методы. При квашении, солении, мочении продукции, а также при производстве вина происходят микробиологические процессы, в результате которых образуется консервант - молочная кислота или спирт.
Однако для консервирования продуктов только молочной кислотой или спиртом необходима высокая их концентрация, которая не может образоваться в результате микробиологических процессов. Поэтому здесь также применяют сочетание физических (хранение при низкой температуре) и химических (применение спирта или соли) методов консервирования.
Консервы, которые выпускают в банках без стерилизации, называют пресервами. Они сохраняются благодаря применению консервирующих веществ (сахара, соли, уксусной кислоты и т. д.) или хранению при низкой температуре.
Контрольные вопросы
1. Каковы основные причины порчи пищевых продуктов? Какова роль микроорганизмов и ферментов при этом? 2. Каковы методы сохранения пищевых продуктов? 3. Какие методы консервирования продуктов существуют? 4. В чем состоит сущность консервирования продуктов стерилизацией, замораживанием, высушиванием, обработкой ТВЧ? 5. Какие антисептики применяют при консервировании продуктов? 6. В каких случаях необходимо сочетание различных методов консервирования?
Домашнее консервирование было всегда популярно в нашей стране. И дело не только в необходимости сохранить на зиму фрукты и овощи, чтобы обеспечить семью продуктами.
Домашнее консервирование для многих является хобби, которое позволяет приготовить вкусную еду, да еще и с длительным сроком хранения.
Консервировать можно практически любые продукты, но наиболее часто используют овощи, фрукты, ягоды.
Заготавливать продукты впрок можно различными способами — все зависит от вашей фантазии, возможностей и желания потратить на это определенное время.
Основные виды консервирования свежих продуктов: сушка, соление, квашение, маринование, консервирование с сахаром и замораживание.
У каждого способа есть свои преимущества, а готовый продукт в зависимости от вида консервирования имеет свой определенный вкус.
Сушка свежих овощей, ягод и фруктов
Сушка свежих овощей, ягод и фруктов — один из первых известных способов заготовки продуктов. Можно сушить продукты на воздухе или в духовом шкафу.
Для сушки на воздухе вымытые плоды нарезают тонкими ломтиками или кусочками и выкладывают тонким слоем на горизонтальной поверхности, покрытой несколькими слоями марли. Периодически кусочки фруктов или ягоды ворошат, чтобы влага уходила равномерно. Сушку производят в хорошо проветриваемом месте без сквозняков в жаркое время года. Для высушивания в духовом шкафу нарезанное сырье насыпают на противни, включают слабый огонь, а дверцу духовки оставляют приоткрытой. Сырье периодически перемешивают, выделяющийся сок удаляют с противня. Высушенные овощи, фрукты и ягоды можно хранить достаточно долго. Всем известные сухофрукты, сушеный шиповник, белые коренья широко используют в кулинарии.
Соление
Для соления идеально подходят овощи и бахчевые культуры. Помимо овощей, вам понадобятся поваренная соль и сахар. Соль предотвращает развитие бактерий, вызывающих гниение, и таким образом защищает продукт от порчи. Кроме того, в присутствии поваренной соли и сахара в емкости с овощами происходит брожение — развиваются т молочнокислые бактерии, вырабатывающие консервант — молочную кислоту. Содержание в соленых огурцах поваренной соли — 3—5 %, а кислоты — 0,6-1,2%.
Квашение
Квашение также защищает овощи от гниения. Для заготовки используют те же консерванты, что и для соления, но в других пропорциях: в квашеных овощах содержится меньше поваренной соли, поэтому молочнокислых бактерий и, соответственно, молочной кислоты вырабатывается больше. Например, в квашеной капусте содержится 1,5— 2,5 % поваренной соли и 0,6—2 % кислоты. Однако у соленых овощей есть одно преимущество — они дольше сохраняются в герметичной таре.
Маринование
Консервирование свежих овощей с добавлением уксусной кислоты называется маринованием. При этом также используются поваренная соль, специи и сахар в разных пропорциях. Уксусная кислота является консервантом, который предотвращает развитие бактерий в емкостях с плодами и порчу продукта. Она придает готовому продукту пикантный вкус. Иногда в качестве консерванта вместо уксусной кислоты используют лимонную. Маринованные овощи и фрукты на вкус кисло-сладкие.
Консервирование с сахаром
Сахар используется во многих видах консервирования, в том числе при солении, квашении и мариновании. Но здесь речь пойдет о консервировании в сахарных растворах большой концентрации — сиропе или в чистом сахаре.
Таким образом готовят различные варенья, джемы, повидло, компоты, цукаты и т.д. Концентрация сахара в варенье должна быть не менее 65 %, в цукатах сахара должно быть не менее 75—80%. Только так фруктово-ягодное сырье может храниться длительное время. Продукты, законсервированные с большим количеством сахара, отличаются сладким вкусом и хранятся очень долго.
При консервировании с сахаром необходимо соблюдать определенные правила. Например, сироп лучше готовить с той водой, в которой продукты f бланшировались.
Готовый сироп обязательно должен быть чистым, прозрачным. Для страдающих сахарным диабетом в консервации используют сахарозаменители (ксилит, сорбит).
В этом случае также лучше использовать недозрелые плоды, так как в них содержится меньше сахара. Для приготовления сиропа берут 185 г сорбита или 250 г ксилита на 1 л воды.
Для приготовления обычного сиропа количество сахара может варьироваться (10%-ный — 100 г на 930 мл воды, 25%-ный — 280 г на 830 мл воды и 40%- ный — 470 г на 700 мл воды, 65%-ный — 860 г на 460 л воды).
Готовность варенья можно определить разными способами. Например, варенье готово, когда прекращается интенсивное образование пены и начинается медленное кипение фруктовой массы при неизменной силе огня. Если варенье готово, то пенка образуется в центре кипящей массы, а ягоды в сиропе распределены равномерно. Капля сиропа из готового варенья при остывании не расплывается на блюдце. Если джем уже готов, то у взятой на пробу порции не отделяется сахарный сироп.
Для определения готовности повидла необходимо небольшую порцию положить на блюдце. Если оно не растекается, то уже готово.
Замораживание
Замораживание — это особый вид консервирования. Оно позволяет сохранить все полезные питательные вещества, в том числе витамины. Сохраняется даже быстро разрушающийся витамин С, которого нам так недостает в зимнее время.
Для заморозки овощи и фрукты нарезают кубиками 2 X 2 см или ломтиками толщиной 0,5 см и укладывают в полиэтиленовые пакеты или пластмассовые контейнеры небольшими слоями. При этом излишки воздуха необходимо из пакетов удалить — тогда сырье заморозится равномерно, в упаковке будет образовываться меньше льда, да и размораживать будет легче.
Для разморозки продукт можно залить горячей водой или погреть в микроволновой печи. Можно разморозить и естественным путем — подождать, пока овощи или фрукты оттают.
Консервирование – это обработка пищевых продуктов для увеличения сроков их хранения.
Согласно систематизации Я.Я. Никитского, с биологической точки зрения способы консервирования основаны на четырех принципах:
принцип биоза – поддержание жизненных процессов и использование естественного иммунитета живых организмов (предубойное содержание скота, птицы, содержание живой товарной рыбы, хранение плодов и овощей и др.);
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).
В зависимости от технологической сущности методы консервирования делятся на физические, физико-химические, химические, биохимические, комбинированные.
Физические методы
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 ºС, для рыбы – от -1 до 5 °С; для молока и молочных продуктов – от 0 до 8 ºС; для картофеля – от 2 до 4 °С; для яблок – от 1 до – 1 ºС.
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 охлажденного 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 ºС. При этом сохраняются споры микроорганизмов. Различают пастеризацию короткую (при 85-95 °С в течение 0,5-1 мин) и длительную (при температуре 65 °С в течение 25–30 мин). Пастеризацию в основном применяют для обработки продуктов с высокой кислотностью (молоко, соки, компоты, пиво). При значении рН ниже 4,2 уменьшается термоустойчивость многих микроорганизмов.
Стерилизация – это нагревание продовольственных товаров при температуре выше 100 °С. При этом микрофлора полностью уничтожается. Стерилизацию используют при производстве консервов в герметичной металлической или стеклянной таре. Режим стерилизации определяется видом товара, временем и температурой. Режим стерилизации консервов с низкой кислотностью должен быть более жестким, чем консервов с высокой кислотностью. Молочная кислота оказывает более угнетающее действие на микроорганизмы, чем лимонная, а лимонная – более угнетающее, чем уксусная. Наличие жира снижает стерилизующий эффект.
Стерилизацию обычно проводят при температуре 100–120 °С в течение 60-120 мин (мясные товары), 40-120 мин (рыбные), 25-60 мин (овощные), 10-20 мин (сгущенное молоко) паром, водой, воздухом, паровоздушной смесью с помощью разнообразного оборудования (ротационного, статического, непрерывнодействующего и др.).
При стерилизации снижается пищевая ценность товара, его вкусовые свойства в результате гидролиза белков, жиров, углеводов, разрушения витаминов, некоторых аминокислот и пигментов.
Перспективно применение высокотемпературной кратковременной стерилизации с одновременным уменьшением длительности процесса. В основном эту обработку применяют для мясных и молочных продуктов при температуре 120-125 °С в течение 35-45 мин в ротационном режиме. При стерилизации консервов токами сверхвысокой и промышленной частот содержимое банки быстро и равномерно прогревается по всему объему, продолжительность процесса сокращается в 5–7 раз. Это также перспективный способ. СВЧ-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 ºС 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 α-, β-излучение, рентгеновское излучение, поток ускоренных электронов. Ионизирующая радиация основана на 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
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; низкая восстанавливаемость нативных 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 ºС. Продолжительность нахождения продукта в камере 5-30 с, при этом полностью сохраняются белки и витамины. Распылительную сушку применяют при производстве сухих молочных продуктов, меланжа, 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, карамелизация углеводов, меланоидинообразование.
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
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 (С 6 Н 5 СООН) 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 (С 6 Н 8 О 2) 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 СО 2 около 20%, при 40–50% СО 2 их рост практически прекращается. Бактерии более устойчивы к СО 2 . 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/м 3 . При озонировании холодильных камер, тары и оборудования концентрация озона должна быть высокой – 25-40 мг/м 3 в течение 12-48 ч, что позволяет снизить зараженность на 90%.
Биохимические методы
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
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 3,4-бензпирена в рыбе горячего копчения. Кроме 3,4-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.
Вяление подготовленного соленого полуфабриката проводят естественным способом при температуре 12–20 ºС в течение 8-30 сут на открытом воздухе, а искусственным способом – в установках туннельного типа воздухом с заданными параметрами.
При вялении и последующем созревании продукт обезвоживается, происходит перераспределение жира, мясо уплотняется, приобретает янтарный цвет, становится маслянистым. В результате ферментативного протеолиза белков накапливаются небелковый азот, свободные аминокислоты. Липиды частично гидролизуются и окисляются, что отражает динамика кислотного и альдегидного чисел. Специфический аромат вяленых товаров обусловлен накоплением летучих веществ (изомасляного, пропилового, масляного альдегидов, диацетила, фурфурола).
Похожая информация.
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 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:
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. Например:
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 о 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 о 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:
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 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.
