№3 Плодоовощные консервы

Консервы – продукты длительного хранения. Консервирование – способ обработки пищевых продуктов, предохраняющий их от микробиологической порчи. Консервированные пищевые продукты позволяют в значительной степени сократить затраты труда и времени на приготовление пиши в домашних условиях, разнообразить меню, обеспечить круглогодичное питание населения, а также создавать текущие, сезонные и страховые запасы. 

Для консервирования растительного сырья применяют разнообразные способы, в основе которых заложены 3 принципа:

1. принцип биоза - поддержание жизненных процессов в сырье и использование его естественного иммунитета – невосприимчивости к действию микроорганизмов (свежие плоды без обработки, но благодаря присутствию веществ, подавляющих микроорганизмы в тканях плодов, они не подвергаются длительное время порче);

2. принцип анабиоза - торможение жизненных процессов путем воздействия на продукты физическими, химическими, физико-химическими и биохимическими факторами(этот принцип лежит в основе создания условий, которые подавляют микроорганизмы:

• хранение в условиях пониженной температуры;

• хранение в регулируемой газовой среде, где мало и много;

• хранение при высоком осмотическом давлении.);

3. принцип абиоза - полное прекращение жизни путем воздействия на продукты высокими температурами, химическими и физическими факторами (подавления жизнедеятельности микроорганизмов и биохимических процессов или реакций в растительных тканях:

• стерилизация высокими температурами ();

• токами высокой частоты;

• ультразвуком;

• обработка консервантами – химическими веществами);

Способы консервирования плодов и овощей.

В зависимости от явлений, лежащих в их основе способы можно разделить на 5 групп:

1. физические (термообработка, сушка, обработка излучением);

2. химические (антисептические и консервирующие вещества:

• уксусная кислота;

• лимонная кислота;

• молочная кислота;

• соли бензойной кислоты;

• соли молочной кислоты;

• соли сорбиновой кислоты;

3. физико-химические (осмотически активные вещества:

• соль ;

• сахар ;)

4. биохимические (квашение, соление) – молочнокислые бактерии превращают сахар в молочную кислоту.

5. комбинированные (сочетание тепловой обработки и добавления химических компонентов)

Виды овощных консервов:

• Натуральные продукты (без добавок)

• Закусочные консервы

• Маринованные, солёные, квашеные овощи

• Сушеные овощи

• Консервы для детского питания

• Пюре, пасты, соки

• Обеденные блюда и полуфабрикаты

Виды фруктово-ягодных консервов:

• Соки

• Пюре

• Желе

• Повидло, джемы, варенье

• Сушеные фрукты и ягоды

• Замороженные

• Мочёные и маринованные

Биотехнологические методы консервирования — это наиболее простые и доступные, дешёвые методы обработки пищевых продуктов, широко распространенные в промышленности и используемые в домашних условиях.

Биотехнологическими методами является соление, мочение, квашение, производство плодово-ягодных и виноградных вин.

Большинство биотехнологических методов консервирования плодов и овощей основано на культивировании молочнокислых бактерий, продуктом жизнедеятельности которых является молочная кислота. Накопление ее в продукте приводит к сдвигу реакции среды в кислую сторону, то есть в условия, при которых деятельность большинства видов банальной микрофлоры сильно тормозится. Кроме того, молочная кислота непосредственно воздействует на многие виды микроорганизмов и является естественным консервантом.

Плоды и овощи содержат достаточное количество углеводов в легкодоступной форме и все необходимые биол активные вещества необходимые для жизнедеятельности молочно-кислых бактерий,которые повышают кислотность продуктов до уровня препятствующих развитию гнилостных бактерий, дрожжей и плесени. Дополнительно при квашении вносят осмофильный агент - поваренную соль, вызывающую плазмолиз клеток, диффузию клеточного сока в рассол и препятствует развитию гнилостных микроорганизмов на первых этапах брожения.

Процесс брожения, происходящий при квашении капусты, можно разделить на три стадии.

В первой стадии поваренная соль извлекает содержащуюся в капусте влагу и вызывает плазмолиз клеток капусты. Экстрактивные вещества, находящиеся в клетках капусты, переходят при этом в рассол. В начале процесса квашения концентрация рассола высокая и микроорганизмы в нем развиваться не могут. По мере дальнейшего выделения влаги из капусты концентрация рассола понижается и создаются условия для микробиологических процессов.

 В процессе ферментации выделяют три стадии, характеризующиеся развитием разнообразной микрофлоры.

Начальная стадия Характеризуется обильным пенообразованием. В этот период при рН 6,2 бурно начинают развиваться аэробные микроорганизмы: дрожжи, палочковидные бактерии, в частности бактерии кишечной группы, газо — и кислотообразователи, различные кокки, типичные эпифиты (ErviniaHerbicola). Развитие такой смешанной микрофлоры, выделяющей различные продукты обмена и использующей остаточные количества кислорода в заквашиваемой капусте, существенно влияет на вкус и запах готового продукта. В это время образуются небольшие количества муравьиной, уксусной, янтарной, пропионовой, молочной, масляной кислот, этиловый спирт, выделяется диоксид углерода, в ничтожных количествах – метан. Эта стадия длится 1-2 сут. Аэробные микроорганизмы при этом поглощают кислород и создают условия для развития анаэробов.

Основная стадия Начинается развитием гетероферментативных молочнокислых кокковидных бактерий, которые становятся доминирующими к концу 2-3-х суток. Жизнедеятельность данного вида определяет запах доброкачественной капусты. Эти бактерии обладают не только большой скоростью роста, но и быстрой гибелью клеток. Они ведут как бы начальную фазу основной стадии ферментации капусты, в течение которой общая кислотность продукта повышается до 0,7-1,0 % (в пересчете на молочную кислоту), а развитие гнилостных бактерий становится невозможным. Кроме молочной образуются также уксусная кислота, этиловый спирт, эфиры, диоксид углерода, маннит (его присутствие придает капусте горьковатый привкус).

Через 4-6 сут ферментации кокковую форму сменяют гомо-ферментативные молочнокислые палочковидные бактерии. Они обеспечивают основной процесс ферментации, так как при сбраживании углеводов бактерии образуют только молочную кислоту. Других органических кислот среди метаболитов этого вида не найдено. Наиболее благоприятные температуры для их развития 18-21 °С. Эти бактерии устойчивы к соли, только при ее 12 %-й концентрации они угнетаются. В основную стадию ферментации их число достигает многих миллионов клеток в 1 см3 рассола. Содержание молочной кислоты в этот период достигает 1,5-2,0 %, устраняется горький привкус. Завершается стадия примерно через 3 недели, когда бактерии начинает угнетать накопившаяся молочная кислота. В данный период наблюдается активная жизнедеятельность дрожжей, накапливающих до 1 % спирта, который, соединяясь с кислотами, дает эфиры.

Конечная стадия Ферментации завершается к концу пятой недели. После накопления 1,5-2,0 % молочной кислоты еще остаются сахара и маннит и среди микроорганизмов начинают преобладать гетероферментативные молочнокислые палочковидные бактерии, относительно слабо чувствительные к кислотности среды и содержанию соли. На данной стадии сбраживаются пентозаны, концентрация молочной кислоты достигает 2,0-2,5 %, рН падает до 3,4-3,8, соотношение уксусной и молочной кислот 1:4. Наряду с молочной кислотой в квашеной капусте содержатся 0,25 % этилового спирта, маннит, декстран и другие продукты. Брожение заканчивается, когда все углеводы использованы. На поверхности капусты в этот период развиваются в виде пленки дрожжи. Концентрация спирта снижается вследствие того, что это соединение используют другие микроорганизмы как источник углевода, и, кроме того, он реагирует с органическими кислотами, образуя эфиры, придающие приятный аромат капусте.

В производственных условиях ферментацию не ведут до конечной стадии, так как лучшие вкусовые свойства квашеной капусты отмечаются при содержании молочной кислоты 0,7-1,3 %, что соответствует требованиям стандарта для первого сорта.

Вместе с тем в условиях высокой кислотности хорошо развиваются плесени и пленчатые дрожжи, которые разрушают молочную кислоту. Чтобы не допустить их развития, квашеную капусту хранят при температуре 0...-2 °С в дошниках, где проводилось квашение, под укрытием льдом или предварительно перегружая в бочки с помощью поворотной стрелы с раздвижными ковшами. В хранилищах желательно использовать искусственное воздушное охлаждение.

При производстве любых видов консервов производят подготовку сырья.

Подготовка сырья - это совокупность технологических операций, обеспечивающих дальнейшее использование плодоовощного сырья для изготовления готовой продукции.

К таким технологическим операциям относят: инспекцию, сортировку, калибровку, замочку, мойку, очистку, измельчение.

Инспекция - процесс, при котором отбирают гнилые, битые, неправильной формы овощи и посторонние примеси.

Сортировка - разделение сырья по степени зрелости, цвету, пятнистости, ожогам.

Калибровка - разделение плодоовощного сырья по размерам.

Калибровка позволяет рационально вести технологический процесс, предотвратить развариваемость сырья, снизить отходы при механической очистке, получить продукт высокого качества. Проводится с использованием тросовых капиброва-телей (сливы, абрикосы, огурцы), барабанных (картофель, горошек), валиколенточных калибрователей (яблоки, томаты, лук).

Мойка - удаление с поверхности плодоовощного сырья загрязнений, механических примесей, ядохимикатов и микрофлоры при помощи воды.

Отмочка - выдерживание в воде с целью удаления с поверхности загрязнений.

Замочка - выдерживание в воде с целью улучшения консистенции, набухания, пропитывания (для огурцов, кабачкой и другого сырья).

Очистка - отделение кожуры, кожицы, плодоножки, чашелистиков, семенных камер, косточек и т.д.

Различают три способа очистки: механический, тепловой (термический) и химический.

Наиболее широко распространен механический способ. Для картофеля, корнеплодов используют машины с терочной поверхностью (карборундовые) непрерывного и периодического действия. Для удаления косточек из вишен, абрикосов используют машины линейного типа.

Для удаления семенных камер из яблок, груш и одновременного разрезания плодов на дольки используют яблокорезки.

Термическая очистка сырья проводится путем кратковременной обработки овощей паром с последующим отделением кожицы в моечно-очистительных машинах. Кратковременная обработка паром под давлением и температурой +140... +180 °С приводит к прогреву кожицы и тонкого слоя сырья (1-2 мм). При выходе сырья из аппарата кожица вспучивается и легко отделяется от мякоти в моечно-очистительных машинах.

Пароводотермический способ - обработка сырья паром и водой. При этом способе сырье полностью проваривается в специальных автоклавах до состояния, когда сердцевина не будет жесткой и свободно отделяется кожица. Затем сырье обрабатывают водой при температуре +75 °С. Время - 5-15 мин. Необходимо следить, чтобы не было разваривания.

Химический способ - плоды подвергаются воздействию щелочей. Сырье погружают в кипящий раствор щелочи концентрацией 6-12%, при температуре +90... +95 °С на 5-6 мин. Протопектин кожицы разрушается, нарушается ее связь с мякотью и она легко отделяется в моечных машинах. После тщательно промывают водой.

Измельчение, протирание, отжим. Большинство сырья подвергают измельчению - механическому разрушению структуры овощного сырья дроблением или резкой.

Резка - измельчение сырья на части определенной формы и размера: брусочки, полоски,столбики.

Дробление - измельчение сырья на части неопределенной формы.

Протирание - проводится с целью получения продуктов с тонкоизмельченной мякотью. От измельченной мякоти отделяют семена, кожицу кожуру путем пропускания через сито диаметром ячеек от 0,7 до 1,5 мм.

Для получения тонкоизмельченных пюреобразных продуктов и соков с мякотью проводят повторное протирание на машинах с диаметром сит 0,4 мм. Этот процесс называется финишированием плодового сырья.

Для придания продукту нежной тонкоизмельченной консистенции, улучшающей вкусовые качества, исключающие расслаивание соков с мякотью, проводят гомогенизацию. После

гомогенизации частицы сырья имеют размер 250-300 мкм (1 микрон = 0,001 мм).

Тепловые процессы. Тепловая обработка сырья является одним из основных приемов в технологическом процессе приготовления консервов.

К тепловым процессам относят: бланширование, обжарку, пассерование, разваривание, подогрев, варку, уваривание.

Бланширование - кратковременная тепловая обработка плодоовощного сырья при определенном режиме в воде, паром или в водных растворах солей, сахара, органических кислот, щелочей для инактивации ферментов, очистки от кожицы и кожуры, снижения бактериальной обсемененности, уменьшения объема сырья, придания эластичности плодам.

От этого процесса зависит в значительной мере качество продукта и потери в производстве.

Так деятельность ферментов может вызвать порчу продуктов и нежелательные изменения даже при отсутствии микроорганизмов. Поэтому прогревание до +70... +75 °С разрушает ферментную систему, основой которой являются белки (инактивация). Разрушение фермента влияет на цвет продукта. Поэтому при производстве компотов из яблок, груш, сушке картофеля рекомендуется обязательно проводить бланширование.

При нагревании происходит удаление воздуха из межклеточного пространства, что повышает упругость плодов и овощей, способствует сохранению витаминов, уменьшает их объем.

Для некоторых консервов наоборот требуется увеличение объемов сырья для нормального заполнения тары, соотношения между составными компонентами. Это консервы с применением фасоли, гороха, риса, перловой крупы, макаронных изделий, которые при бланшировании увеличиваются в объеме в 2-2,5 раза за счет впитывания воды крахмалом.

Применяют два способа бланширования:

♦ водой, раствором кислот,сахара, соли;

♦ паром.

При первом способе происходит потеря ценных питательных веществ сырья. Поэтому лучше бланшировать паром. Время бланширования паром 1 мин и несколько минут в воде. Плоды, огурцы, томаты бланшируют целыми. Картофель, корнеплоды, лук, капусту и другие - в нарезанном виде. Следует помнить, что недобланшированный продукт может вы

звать бомбаж, а перебланшированный - разваривание консервов при стерилизации. Во избежание разваривания продукт после бланширования сразу же охлаждается водой.

Обжарка и пассирование. Проводят для закусочных, обеденных, заправочных консервов с целью повышения калорийности, придания сырью определенных вкусовых свойств. Обжаривают баклажаны, кабачки, свеклу, тыкву, морковь, перец сладкий, лук и другие овощи.

Обжарка - тепловая обработка овощей в жирах до уменьшения массы сырья свыше 30% при определенном температурном режиме для придания им специфического вкуса и цвета.

Пассирование - обжарка овощей с уменьшением массы до 30%. При обжарке и пассировании применяют рафинированные растительные масла: подсолнечное, кукурузное, соевое, хлопковое; животные топленые жиры: свиной, говяжий, бараний или костный; маргарин, масло коровье.

В процессе обжарки с поверхности овощей испаряется влага, через некоторое время поверхностный слой обезвоживается, образуется корочка золотистого цвета и продукт приобретает специфический вкус и запах, свойственный обжаренному.

Концентрирование жидких и пюреобразных продуктов путем уваривания или выпаривания. Выпаривание или вымораживание влаги из протертой массы плодоовощного сырья проводится с целью повышения концентрации растворенных веществ. Повышение концентрации угнетает деятельность микроорганизмов. Этот процесс является основным при производстве концентрированных соков, томатной пасты, плодовых паст, соусов. Наиболее распространенный способ удаления влаги из продукта - при кипении (выпаривание).

Выпаривание при атмосферном давлении проводится в варочных котлах.

Выпаривание под вакуумом осуществляется в вакуум-аппаратах, в котором кипение продукта происходит при низком давлении, что позволяет снизить температуру кипения раствора, и следовательно, получить продукт высокого качества, без заметного ухудшения цвета, вкуса и химического состава.

Фасование, эксгаустирование и укупоривание. Фасование проводится на автоматических, полуавтоматических машинах.

В некоторых случаях (для многокомпонентных консервов, густых масс) оно может осуществляться вручную в крупную тару. Для фасования пюреобразных и жидких пищевых продуктов применяются специальные наполнители, дозирующие продукт по объему.

При фасовании консервов, состоящих из плотной и заливочной частей следят за соотношением составных частей консервов и массой нетто.

Фасуют консервы в стеклянные банки типов I (обкатная) и III (резьбовая) вместимостью не более 3 дм³, металлические лакированные банки вместимостью не более 2,0 дм³, для овощных соков и напитков используют тару типа Тетра-Брик-Асептик, Комби-Брик-Асептик, Пюр-Пак и тару из других термопластичных полимерных и комбинированных материалов.

Эксгаустирование - частичное удаление воздуха из незаполненного продуктом пространства в банках перед закаткой. Это предотвращает окислительные процессы, которые приводят к изменению цвета, вкуса, аромата продукта, сокращает потери питательных веществ.

Укупоривание обеспечивает полную герметизацию тары, что предотвращает попадание внутрь банки микроорганизмов и позволяет проводить стерилизацию. Укупоренные банки ополаскивают под душем или моют для удаления следов жира.

Стерилизация, пастеризация консервов. Асептическое консервирование. Стерилизация - тепловая обработка консервов при температуре 100 °С и выше в течение времени, достаточного для уничтожения микрофлоры, в том числе возбудителей пищевых отравлений и обеспечивающая длительное сохранение бактериологической доброкачественности консервов. Во многих случаях стерилизация является одновременно и тепловой кулинарной обработкой продукта для улучшения вкуса, цвета, консистенции.

Выбор температуры стерилизации зависит от химического состава консервов, вида микроорганизмов, их количества. Микроорганизмы особо чувствительны к кислой среде. Поэтому консервы, содержащие органические кислоты, чаще всего стерилизуют при температуре 100 °С, а с небольшой кислотностью - выше 100 °С.

На длительность стерилизации при выбранной температуре влияют: первоначальная температура продукта при фасовании, консистенция продукта, его кислотность или рН, материал, толщина и размер тары. Плотные продукты нагреваются медленнее, чем жидкие.

Жесть имеет высокий коэффициент теплопроводности, прогревается быстрее, чем стекло.

С увеличением размера тары прогрев проводится медленно. Поэтому для каждого вида консервов режим стерилизации устанавливают с учетом этих факторов.

При выработке консервов с высокой кислотностью допускается проведение стерилизации горячим розливом. В этом случае жидкий продукт (томатное пюре или томатная паста) подогревается до температуры 95-98 °С и при этой температуре фасуется в предварительно пастеризованные паром банки, вместимостью не менее 3 дм³.

Пастеризация - тепловая обработка пищевых продуктов при температуре более 75 °С в течение времени, достаточного для уничтожения в них неспоровых бактерий, дрожжей и плесеней, и обеспечивающая в комплексе с каким-либо ингибирующим фактором длительное сохранение бактериологической доброкачественности консервов.

Пастеризации подвергают овощные маринады, температура тепловой обработки которых снижается за счет добавления уксусной кислоты.

Хранят плодоовощные консервы при температуре 0-20 °С. При температуре ниже 0°С консервы замерзают, что приводит к потере органолептических свойств продуктов. При хранении плодоовощных консервов по разным причинам часто возникают следующие виды дефектов: бомбаж, скисание, потемнение содержимого, размягчение плодов и овощей, подтеки, ржавление металлических банок и крышек.

Математическое моделирование любого биотехнологического процесса, аппарата или системы сводится к оценке скорости протекания биохимических процессов, которая определяется скоростью биохимической деятельности (роста) микрообъектов в зависимости от одного или нескольких параметров среды, обеспечивающей протекание метаболических процессов.

Математическое описание биотехнологических процессов может быть решено посредством применения ряда упрощенных моделей.

Математическая модель представляет собой зависимость между входными переменными системы, её внутренними параметрами, возмущающими воздействиями и выходными переменными.

При стерилизации жидких и твердых питательных сред, оборудования, вспомогательных материалов целью процесса является гибель клеток микроорганизмов. В основе расчетов технологических режимов процесса и оборудования для стерилизации сред лежат исследования по кинетике гибели мко. Гибель мко происходит со скоростью, пропорциональной концентрации жизнеспособных к данному моменту времени клеток или спор:

-d[X]/dτ = K[X]; [X]₀

ln

= Кτ

[X]

где: К – удельная скорость гибели; [X]₀ - критерий стерилизации.

ln

[X]

Практически важной величиной является время, за которое концентрация клеток снижается в 10 раз:

τ₁₀ = 2,303/К

При стерилизации жидких питательных сред обычно задается величина критерия стерилизации и по известной скорости гибели при определенной температуре рассчитывается необходимая продолжительность процесса. Удельная скорость гибели резко возрастает при повышении температуры (в интервале 100-140^о С в 10⁴-10⁵ раз).

Температурную зависимость К описывают уравнением Аррениуса:

К = К₀ е^(-Е/RT) ;

где: Е – энергия активации процесса гибели клеток.

Важной особенностью стерилизации реальных сред является необходимость уничтожения одновременно нескольких типов мко, каждый имеет индивидуальную скорость гибели. Т.о., кривая гибели не может быть описана одной экспоненциальной зависимостью, а представляет собой сумму экспонент с различными константами К.

На практике в ряде случаев используют эмперические зависимости, удовлетворительно описывающие опытные данные и пригодные для расчетов при переходе к крупномасштабной аппаратуре.

Основные принципы выбора оборудования:

1. Выбирать наиболее современное и экономичное оборудование.

2. Стремиться к выбору оборудования одной производительности.

3. Подбирать оборудование максимальной производительности, которое может быть оптимально загружено на данной технологической операции.

При этом учитывают следующие факторы:

• Специализация оборудования (универсальное для микробиологических производств или специализированное, учитывающее особенности конкретного производства)

• Производительность машины или аппарата

• Занимаемая площадь

• Масса машины или аппарата

• Структура рабочего цикла (периодического или непрерывного действия)

• Качество продукции

• Условия обслуживания

• Степень использования сырья, затраты энергии, количество отходов

• Стоимость машины или аппарата и затраты на монтаж

• Условия труда (безопасность, тяжесть труда)