Тема 1. Основы холодильной обработки и хранения продуктов
1.1 Влияние низких температур на свойства пищевых продуктов
Пищевые продукты животного и растительного происхождения представляют собой сложную систему, состоящую из воды и сухих веществ, в общем случае включающих жиры, белки, углеводы, микро- и макроэлементы, ароматизирующие и красящие, витамины и ферменты.
Пищевые продукты характеризуются составом, усвояемостью, влиянием на жизнеспособность и рост организма. Белки являются основным материалом для строительства клетки и ткани организма и могут служить источником энергии; углеводы и жиры - источником энергии; витамины и ферменты - катализаторами реакций, в результате которых некоторые соединения продукта разрушаются и образуются новые с другими свойствами. Эти процессы протекают в присутствии воды.
При понижении температуры продукта уменьшается жизнедеятельность микрофлоры, ослабляется активность ферментов и тем больше, чем ближе температура к криоскопической. Однако некоторые группы микроорганизмов (психрофилы) способны развиваться и при отрицательной температуре.
Эффективность подавления жизнедеятельности микроорганизмов зависит не только от температуры, но и от скорости ее снижения, первоначального числа микроорганизмов на поверхности, значения рН продукта, влагосодержания поверхностных слоев. Предельные значения рН среды для микроорганизмов колеблются от 4 до 9. Снижение влагосодержания поверхностных слоев способствует подавлению жизнедеятельности микроорганизмов.
Температура продукта и скорость ее изменения влияют на биохимические процессы. При понижении температуры продуктов растительного происхождения уменьшается скорость ферментативных процессов, приводящих к их созреванию, а затем к порче.
Качество продуктов животного происхождения зависит от температуры и скорости ее снижения. При быстром понижении температуры говядины, баранины и птицы увеличивается жесткость мяса, сохраняющаяся при его длительном хранении. При хранении свинины этого явления нет.
На качество продуктов влияет окружающая среда, контакт с которой сопровождается тепло-, массо- и газообменом, а для некоторых продуктов - окислением лабильных компонентов кислородом воздуха. Для большинства продуктов испарение влаги и окисление их компонентов нежелательно.
При понижении температуры продукта ниже криоскопической происходит льдообразование. Здесь важно, чтобы скорость замораживания продукта была достаточно высокой. При высокой скорости замораживания мелкие кристаллы льда вначале образуются в межклеточном пространстве. По мере понижения температуры образовавшиеся кристаллы растут за счет окружающей воды как из межклеточного пространства, так и из самой клетки, из которой она диффундирует через полупроницаемую мембрану наружу. В результате повышается концентрация сока, изменяется значение рН, денатурируются белки и протоплазмы, и в итоге - прекращается развитие микроорганизмов. Такое развитие процессов наиболее целесообразно, так как после добавления воды часть клеток восстанавливается до первоначального состояния.
При низкой скорости замораживания кристаллы льда образуются и внутри клеток, что приводит к механическому разрушению протоплазмы клетки. В результате этого клетки не могут возвращаться в первоначальное состояние.
Понижение температуры и льдообразование уменьшает развитие микроорганизмов. Полностью прекращается рост микроорганизмов при температурах -10... - 12 °С.
В процессе льдообразования происходят физико-химические и биохимические изменения, связанные с повышением концентрации растворов, высвобождением ферментов из разрушенных клеток.
Нежелательные изменения происходят и в замороженном молоке. Так, при его замораживании нарушается соотношение воды и твердых компонентов: лактозы, белков, солей. Повышенная доля солей, как и в случае замораживания плодов, вызывает денатурацию белка. Частицы казеина приобретают способность к агрегации. Нарушается стабильность жировой эмульсии.
Следовательно, низкотемпературная обработка в той или иной степени ухудшает природные свойства пищевых продуктов, причем тем больше, чем ниже температура при прочих равных условиях.
Для повышения температуры обработки продукта или увеличения продолжительности его хранения низкотемпературную обработку сочетают с другими методами воздействия: изоляцией продукта от окружающей среды с помощью упаковки, а также изменением окружающей среды.
Упаковка (обычно из полимерных материалов) изолирует продукт от окружающей среды, предотвращая заражение микроорганизмами, уменьшая интенсивность окисления жиров кислородом и испарения влаги с поверхности. Упаковка продуктов в вакууме дает больший эффект, чем при атмосферном давлении.
Газообразный диоксид углерода при 10%-ном содержании в окружающей среде подавляет микрофлору продукта.
Газообразный азот при 99%-ном содержании в окружающей среде подавляет развитие микроорганизмов.
Озон применяют для дезинфекции и дезодорации холодильных камер.
Ультрафиолетовое излучение используют для обеззараживания воздуха и стерилизации предметов.
Ионизирующее излучение при небольшой дозе (до 10 Дж/кг для пищевых продуктов) не вызывает радиоактивность, но обладает бактерицидным действием. Его применяют для обработки охлажденных (клубники, рыбы) и замороженных (креветок) пищевых продуктов.