физико химические методы консервирования продовольственных товаров

Физико-химические методы консервирования

К физико-химическим методам консервирования относится сушка(обезвоживание)поваренной солью и сахаром. Сушка как метод консервирования основан на том,что в значительно обезвоженных продуктах жизнедеятельность микроорганизмов приостанавливаются.Большинство продуктов высушивают до содержания влаги 8-14% (овощи,сухари и др.).

В них приостанавливаются ферментативные процессы,из-за отсутствия свободной воды.Продукты богатые сахарами и другими растворимыми веществами(слива,яблока и др.),высушивают до более высокого содержания влаги 20-23%,так как в них подавляется деятельность микроорганизмов не только путём удаления влаги,но и возрастанием осмотического давления среды.

Сублимационная сушка. Является наиболее перспективной,так как она не обеспечивает высокое качество сушенных сушенных продуктов.Сущность метода заключается в том,что в вакуумной камере из быстрозамороженного продукта,лед переходит в газообразное состоянии,минуя жидкую фазу.

Конвективная сушка. Пока является наиболее распространенной.Удаление влаги из нагретого до 40-50°С продукта производиться горячим воздухом с температурой 80-120°С,обладающего высокой влагоемкостью.

Радиационная сушка. Обезвоживание прямым воздействием на продукт лучей инфракрасной части спектра.Она производится лампами инфракрасного излучения или же нагретыми металлическими поверхностями калориферов.

Вакуумная сушка. Происходит без доступа воздуха без пониженной температуре,но не замораживая продукт.Продукты в виде кусочков располагают на сетках или зажимают их между металлическими плитами или сетками для улучшения влагоотдачи.

Консервирование поваренной солью и сахаром. Основано на том,что добавление в продукты поваренной соли или сахара,повышает осмотическое давление,которое подавляет жизненные процессы большинства микроорганизмов.

Источник

Консервирование товаров

Консервирование — это способы обработки пищевых продуктов, приводящие к уничтожению микроорганизмов, вызывающих порчу продуктов, подавление нежелательных ферментов. Одновременно консервирование способствует повышению пищевой ценности продуктов за счет добавления сахара, жира, белковых гидролизатов. Методы консервирования по характеру воздействия на сырье подразделяют на физические, физико-химические, химические, биохимические и комбинированные.

Физические методы консервирования — охлаждение, пастеризация и стерилизация, использование обеспложивающих фильтров, ультрафиолетовых лучей, ультразвука.

Охлаждение — хранение продуктов при температуре 0—4 °С. Температуру хранения выбирают с учетом точки замерзания продукта. Так, температура замерзания рыбы —2 °С; молока —0,5 °С; яиц —2,8 °С. Продолжительность хранения зависит от вида продукта и составляет для картофеля 6—10 месяцев, яиц — до 6 месяцев, мяса 14—20 суток, молока — 36 ч.

Для сохранения качества продукта процесс охлаждения должен быть быстрым. Для этого используют такие методы охлаждения, как двустадийный, сверхбыстрый. При этом замедляется жизнедеятельность микроорганизмов, тормозятся биохимические процессы, сохраняется пищевая ценность продукта, хотя плотность и вязкость клеточного сока несколько увеличиваются.

Замораживание — процесс превращения в лед содержащейся в продуктах воды, в результате чего создаются неблагоприятные условия для развития микроорганизмов, резко снижается скорость биохимических процессов и замороженные продукты длительный период хранятся без изменения качества. Замораживают плоды, овощи, мясо, рыбу, яичный меланж, кулинарные изделия, мороженое. При замораживании их микрофлора полностью не уничтожается. Недостатки замораживания — продукты имеют твердую консистенцию, частично теряют аромат, у них может измениться цвет, жировая ткань желтеет.

Пастеризация — нагревание продукта до температуры не выше 100 °С с целью подавления некоторых видов микрофлоры с невысокой термоустойчивостью (дрожжей, плесеней), причем их споры остаются.

Различают пастеризацию: длительную — при 60 °С в течение 30—40 мин, кратковременную — при 85—90 °С несколько минут. Иногда осуществляют дробную пастеризацию, при этом в промежутке между периодами развивается вегетативная форма микробов, уничтожаемая следующей пастеризацией. Пастеризуют молоко, пюре (для детского питания), соки, джемы, маринады.

Стерилизация — тепловая обработка продукта при температуре выше 100 °С. При этом подавляются термофильные микроорганизмы, вызывающие пищевые токсикоинфекции. Режим стерилизации зависит от рН (кислотности) среды продукта, его консистенции, объема, вида тары. Кислые продукты стерилизуют при более низких температурах (105 °С), чем менее кислые (120 °С). При стерилизации происходят денатурация белков и активация ферментов, частично разрушаются витамины. При изготовлении соков, молока применяют метод асептического консервирования, когда стерилизованный продукт фасуют в стерильных условиях в стерильную (герметичную) тару.

Более кратковременным и эффективным является консервирование токами сверхвысокой частоты (СВЧ), когда продукт в герметически закупоренной таре помещают в электромагнитное поле переменного тока. Время обработки сокращается более чем в 20 раз.

Физико-химические методы консервирования. К ним относят сушку (солнечную, нагретым воздухом, вакуумную, инфракрасную, сублимационную), консервирование поваренной солью и сахаром.

При сушке в обезвоженных продуктах приостанавливается жизнедеятельность микроорганизмов.

Искусственную сушку продуктов производят с использованием горячего воздуха (свыше 120 °С). Недостатки данного способа — относительно большая продолжительность сушки (3—10 ч), слабый прогрев продукта (до 60 °С). При этом наблюдаются изменение цвета, вкуса, почти полная потеря аромата.

Более прогрессивные способы сушки — сублимационная, токами СВЧ.

Способ сушки токами СВЧ отличается механизмом тепло- и влагообмена между продуктом и окружающей средой, а также механизмом переноса влаги в продукте.

Сублимационная сушка заключается в переходе льда замороженного продукта в пар, минуя стадию воды, к тому же содержание влаги снижается до 4 %. Продукт восстанавливается за 30 мин (в зависимости от вида).

Жидкие продукты сушат в распылительных сушилках. Разновидностями конвективного метода сушки являются сушка в псевдосжиженном состоянии, осмотическое обезвоживание. Частный случай сушки — вяление (медленное обезвоживание подсоленных продуктов).

Консервирование поваренной солью и сахаром основано на том, что при высокой их концентрации увеличивается осмотическое давление и микроорганизмы не могут развиваться. При высокой концентрации сахара и соли протоплазма микробов обезвоживается за счет разности парциального давления и плазмолиза.

Биохимические методы основаны на консервирующем действии молочной кислоты или спирта, которые образуются в продуктах при молочнокислом и спиртовом брожении. При квашении и солении вносят 2—5 % соли, которая выступает и вкусовой добавкой, для усиления плазмолиза клеток, что способствует переходу сока (сахара) в рассол. Квашение проводят при температуре 20—25 °С до накопления 0,7—0,9 % молочной кислоты. В кислой среде гнилостные бактерии не развиваются. При мочении яблок может накапливаться до 1,5 % этилового спирта. Этиловый спирт накапливается в виноградных и плодово-ягодных винах в результате дрожжевой деятельности. Замечено, что накопление в вине спирта более 20 % приводит к гибели микроорганизмов (дрожжей, плесеней).

Химические методы консервирования основаны на добавлении к пищевым продуктам кислоты (уксусной, сернистой, сорбиновой, бензойной), спирта, уротропина, низина. Их вводят в продукты в небольшом количестве в соответствии с требованиями санитарного надзора. Консервирование уксусной кислотой (маринование) основано на ее бактерицидном действии. При приготовлении маринадов продукты заранее подготавливают, бланшируют, заливают маринадной заливкой, содержащей уксусную кислоту (0,6—1,5 %), сахар, соль, пряности. Более высокая концентрация уксуса оказывает отрицательное влияние на вкус. Маринады пастеризуют, кроме маринованной рыбы, в маринад которой входит бензойнокислый натрий.

Спирт замедляет деятельность микроорганизмов. Спирт добавляют в ликероводочные изделия (10—45 %), им смачивают хлеб, предназначенный для длительного хранения.

Консервирование сернистой кислотой, ее солями и диоксидом серы называют сульфитацией. Консервирующий эффект сульфитации возрастаете понижением температуры и повышением кислотности продукта. Диоксидом серы, полученным ее сжиганием, обрабатывают плоды и ягоды перед сушкой. Сульфитируют пюре с целью продления срока хранения. Метабисульфит калия применяют для хранения свежего винограда. В мясопродукты добавляют нитриты и нитраты для сохранения их естественной окраски.

К комбинированным методам консервирования относят копчение (обработка дымом в сочетании с солением), вяление (соление с подсушиванием), баночный посол рыбы (соление и герметизация продукта). При консервировании продукт приобретает новые свойства (колбаса, рыба соленая).

Источник

Физико-химические методы консервирования

Сушёные продукты имеют меньшую массу, занимают значительно меньший объём, 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 вещества. Высушенный продукт не используют без предварительной подготовки.

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 сырьё измельчают.

Недостатком конвективной сушки является то, что она протекает сравнительно длительное время (в течении 3-10 часов) при температуре 60-75 о С, а это приводит к потерям компонентов химического состава (окисление витаминов, дубильных и красящих веществ, реакции меланоидинообразования), ухудшению вкуса, аромата и цвета 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 и то, что высушенные плоды и овощи плохо набухают и восстанавливаются до готового блюда при длительном кипячении (в течении 25-30 минут).

Современным способом обезвоживания является сушка в кипящем (псевдоожиженном) и виброкипящем 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 измельчённого зернистого продукта, находящегося на сетке, продувают с определённой 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 объёме слоя, сокращается продолжительность 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 получить быстроразваривающиеся сушёные овощи и плоды более высокого качества. В отечественной пищевой промышленности внедрены в производство сушилки с кипящем слоем для сушки дрожжей, подушки 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 поглощённой энергии в тепло кусочки высушиваемых продуктов несколько увеличиваются в объёме. В результате получается пористый сушёный продукт, способный быстро развариваться. Время, необходимое для восстановления сушёного продукта, составляет 10 минут.

Контактная сушка применяется для обезвоживания высоковлажных жидких и пюреобразных продуктов: молока, картофельного и овощного пюре. Сушка осуществляется при непосредственном контакте жидкого продукта с нагретой поверхностью. При этом способе обезвоживания продукт подаётся непрерывным потоком на горячую поверхность барабана-вальца и высушивается за 4-12 секунд. Готовый продукт с помощью специальных скребков снимается с поверхности барабана в виде плёнки, а затем размельчается 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 веществ.

Сублимационная сушка основана на удалении влаги из замороженных продуктов путём возгонки (сублимации) воды, т.е. в результате непосредственного перехода льда в пар, миную жидкую фазу. Сушка осуществляется в условиях глубокого вакуума (остаточное давление 133-266 Па).

Протекает сушка в три стадии. На первой стадии происходит быстрое замораживание продукта. Температура в массе продукта резко понижается, достигая минус 17 о С и ниже. Замораживание происходит в течении 15-20 минут со скоростью 0,5-1,5 о С в минуту. На этой стадии продукта за счёт 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 часов. Третья стадия представляет собой тепловую вакуумную сушку, при которой из высушиваемого продукта удаляется оставшаяся адсорбционно-связанная влага. Продолжительность этой стадии составляет 3-4 часа. 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, объём, 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.

Сублимационная сушка используется для обезвоживания продуктов растительного и животного происхождения.

Радиационная сушка осуществляется путём передачи тепла инфракрасными лучами, использование этого способа сушки позволяет интенсифицировать процесс обезвоживания за счёт 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 её облучаемым предметом.

Лучшие результаты получаются при использовании конвективно-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, 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 влаги 2-4 %. Пену сушат различными способами: радиационным, конвективным и др. Продолжительность сушки состаяляет 3-20 минут. Высушенный продукт измельчают, просеивают и упаковывают в герметичную тару. По качеству вырабатываемого продукта этот способ конкурирует с сублимационной и вакуумной сушками, но при этом значительно их дешевле.

Перспективной является сушка плодов осмотическим обезвоживанием. Сущность её состоит в том, что кусочки плодов выдерживают в концентрированном тёплом 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.

Близким к сушке является метод концентрирования жидких пищевых продуктов, основанный на частичном удалении влаги при нагревании до 40-60 о 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 сгущённого молока, томата-пасты, концентрированных плодово-ягодных соков, паст, экстрактов.

Р= , (4.3)

Из уравнения (4.3) следует, что возникающее осмотическое давление будет тем выше, чем больше массовая концентрация и чем меньше его молекулярная масса.

Инактивированные под действием плазмолиза микроорганизмы не способны вызывать порчу пищевых продуктов. На этом способе основано консервирование пищевых продуктов, например, поваренной солью и сахаром, в результате чего происходит обезвоживание клеток микроорганизмов и прекращается их жизнедеятельность. Микроорганизмы обладают различной устойчивостью к повышению осмотического давления. Некоторые бактерии, например Bact. gummosum, могут развиваться в 18-20 %-ом растворе поваренной соли или в 70 %-ом сахарном сиропе. Галофильные бактерии хорошо развиваются в 25-30 %-ом рассоле.

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 целесообразных способов консервирования, например, сельдевых и лососевых рыб, т.к. при этом значительно улучшаются и вкусовые достоинства. При посоле свинины также наблюдается образование специфического вкуса и аромата ветчинности.

Поскольку поваренная соль влияет на вкус пищевых продуктов, содержание её 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.

Сахароза 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 ещё больше повышается осмотическое давление. Однако при этом частично разрушаются витамины, и снижается ценность продукта.

Источник

Физико-химические методы консервирования продуктов

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 «Си сушильных установках. Таким способом сушат плоды, овощи, дрожжи и др.

Распылительная сушка применяется для обезвоживания жидких продуктов, которые распыляются в сушильной камере, куда подается воздух температурой 140—150 «С. Продолжительность нахождения продукта в камере 5—30 с, при этом полностью сохраняются белки и витамины. Распылительную сушку применяют при производстве сухих молочных продуктов, 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, караме-лизация 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%.

Источник