1. Анабиоз. (Умеренный холод. Замораживание. Высокие концентрации осмотически деятельных веществ. Сушка. Хранение сырья в регулируемой атмосфере. Маринование, спиртование, квашение и спиртовое брожение).

Анабиоз – это замедление, подавления жизнедеятельности микроорганизмов и растительного сырья при помощи различных физических, химических и биологических факторов;

Умеренный холод (способ называют холодным хранением или хранением в охлажденном состоянии) — охлаждение сырья и продуктов переработки температуры не ниже той температуры, при которой сырье и пищевые продукты замерзают. Использование умеренного холода способствует значительному замедлению биохимических процессов, протекающих в растительном сырье, а также снижению активности микроорганизмов. Снижение биологической и биохимической активности плодов и микроорганизмов при понижении температуры объясняется зависимостью скорости химических реакций от температуры. При этом падает проницаемость цитоплазмы. Из-за этого падает интенсивность обмена веществ, снижается поступление кислорода и клетка впадает в состояние анабиоза.

Замораживание продукта предусматривает его охлаждение до температуры, значительно более низкой, чем соответствующая температура замерзания. Замороженные пищевые продукты и сырье можно сохранять в течение многих месяцев, т. е. значительно дольше, чем при использовании умеренных пониженных температур. Это объясняется тем, что в замороженных пищевых продуктах большая часть влаги превращена в твердое состояние. Поэтому микроорганизмы, питание которых происходит осмотическим путем — всасыванием жидких питательных сред, лишаются возможности использовать отвердевшие пищевые продукты, содержащие весьма небольшую долю влаги в жидком состоянии. Температурный уровень, до которого доводят почти все замораживаемые пищевые продукты, составляет минус 18°С, так как при этой температуре подавляющее количество влаги превращается в лед.

Необходимо иметь в виду, что при использовании метода замораживания сырья и пищевых продуктов принцип анабиоза только к микроорганизмам, а плоды и овощи, как живой организм, погибают. Многие вегетативные формы микроорганизмов погибают при низких температурах, споры же, содержащие гораздо меньше свободной влаги, выживают, впадая лишь в анабиотическое состояние: низкая температура, отсутствие капельно-жидкой влаги мешают осуществлению осмотического питания микроорганизмов и замедляют биохимические реакции в клетке. Поэтому пищевые продукты могут сохраняться в замороженном виде долго, примерно 6—12 мес.

Высокие концентрации осмотически деятельных веществ способствуют плазмолизу растительных и, что особенно важно, микробных клеток, в результате чего микроорганизмы впадают в анабиотическое состояние и теряют способность портить пищевые продукты.

В качестве осмотически деятельных веществ для консервирования пищевых продуктов применяют сахар и соль. Для того чтобы надежно сохранить этим способом пищевые продукты, следует вызвать стойкий плазмолиз микробных клеток, а для этого необходимы довольно высокие концентрации; этих веществ: не меньше 60—70% сахара или 10—12% соли (по отношению их молекулярных масс 6:1).

Консервирующее действие сахара используется при изготовлении таких продуктов, как варенье, джем, повидло. Эти продукты получаются путем уваривания подготовленных плодов с сахарным сиропом или с сахаром. В процессе варки в результате действия высокой температуры растительное сырье как живой организм погибает. Погибают и те микроорганизмы, которые находились до варки в сырье и сахаре. Принцип же анабиоза относится к тем микроорганизмам, которые могут попасть в готовую продукцию при хранении ее и не могут там развиваться из-за высокого осмотического давления в окружающей среде. Полной гарантии долгосрочного хранения пищевых про­дуктов этот метод не дает. Поэтому консервирующее действие сахара приходится иногда дополнять обработкой фасованных в герметичную тару продуктов пастеризацией.

Сушка также приводит к анабиозу микроорганизмов. Объясняется это тем, что их питание происходит осмотическим путем, всасыванием питательных веществ, поэтому все микробы для своего развития требуют определенного содержания воды в окружающей среде. Минимум влажности, при котором возможно развитие бактерий составляет 25-30%, плесневых грибов — 10—15%. Попадая в сухую среду, микробные клетки отдают осмотическим путем свою влагу, в результате чего происходит их плазмолиз, и прекращают свою жизнедеятельность. При высушивании влажность овощей и плодов доводят до 8—25%, т. е. до уровня, который препятствует развитию микро­организмов.

Плоды и овощи при подготовке к сушке и в процессе самой тепловой сушки проходят такую обработку, при которой они как живой организм погибают. Погибают при нагревании и микроорганизмы. Когда говорят о принципе анабиоза применительно к сушке, имеют в виду плазмолиз микроорганизмов, которые попали на поверхность сушеных продуктов в процессе хранения. Эти микробы сохраняются длительное время в состоянии анабиоза. Если высушенный продукт увлажнить, микробы вновь оживают, начинают размножаться и вызывают порчу продукта.

Хранение сырья в регулируемой атмосфере метод консервирования, заключающийся в хранении растительного сырья в атмосфере с пониженной концентрацией кислорода, содержащей диоксид углерода. В разных случаях для разных видов плодов, оптимальный состав модифицированной атмосферы меняется. Применяют нормальные газовые смеси, в которых суммарное содержание кислорода и диоксида углерода соответствует 21%. В пределах этой суммы кислород варьируется в интервале 11—16%, СО₂—от 5 до 11%, количество азота остается неизменным —79%.

В ряде случаев оптимальными являются газовые смеси, в которых сумма О₂ и СО₂ меньше 21%. Такие смеси называют субнормальными. Наибольшее распространение имеют субнормальные смеси, в которых содержится 3—5% кислорода, 3—5% диоксида углерода и 90—94% азота.

Существует еще один вариант применения регулируемой атмосферы— это хранение растительного сырья в селективно-проницаемых пленках. Способ заключается в том, что плоды упаковываются в полиэтиленовые пакеты вместимостью 1—3 кг, ящики с полиэтиленовыми вкладышами вместимостью 25—30 кг или в полиэтиленовые контейнеры — мешки с диффузионными вставками из другого синтетического материала, являющегося селективно-проницаемым для газов, вместимостью 300—1000 кг.

Итак, хранение плодов и овощей в регулируемой атмосфере основано на анабиотическом состоянии, в которое впадают как микроорганизмы, так и растительное сырье под влиянием диоксида углерода и пониженного содержания кислорода в атмосфере.

Маринование, спиртование, квашение и спиртовое брожение — методы консервирования, основанные - на невозможности большинства микроорганизмов, особенно гнилостных, вызывающих порчу плодов и овощей, развиваться в кислой среде или в среде, содержащей спирт.

При изготовлении маринадов подготовленные плоды и овощи заливают раствором уксусной кислоты, содержащим сахар и соль (бывают маринады на основе молочной кислоты). Основным консервирующим началом при этом является уксусная кислота, содержание которой в различных маринадах ко­леблется от 0,6 до 1,2%.

Квашением принято называть такой процесс обработки овощей и плодов, при котором в результате действия молочнокислых бактерий имеющийся в сырье сахар сбраживается в молочную кислоту. Накапливающаяся в процессе брожения молочная кислота и предохраняет продукт от порчи.

Спиртование применяется как метод консервирования пло­довых соков. Спирт, однако, не обладает сильным консервирую­щим действием и для того чтобы предохранить пищевой про­дукт от порчи, требуются довольно большие концентрации его. Так, дрожжи полностью прекращают свою жизнедеятельность при содержании спирта в среде не меньше 16%.

При спиртовом брожении благодаря деятельности винных дрожжей, имевшихся в эпифитной микрофлоре сырья или внесен­ных в виде чистой культуры извне, происходит разложение са­хара с образованием спирта. Образующийся спирт предохраняет продукт от пор­чи.

АБИОЗ

На принципе абиоза, т. е. прекращения жизнедеятельности клеток сырья и микроорганизмов, основано много методов кон­сервирования: тепловая стерилизация, применение электриче­ского переменного тока высокой и сверхвысокой частоты, антисептиков, антибиотиков.

Тепловая стерилизация — обработка продукта высокой температурой — приводит к смерти микробных клеток в результа­те необратимых изменений в протоплазме, белки которой коагулируют, что ведет к разрыву цитоплазменной оболочки. Инактивируются при тепловой обработке и ферменты, сохранившиеся в продукте к началу стерилизации. Таким образом, возбудители порчи, находящиеся внутри консервных банок, при тепло­вой обработке уничтожаются, а находящиеся в окружающей среде благодаря герметичности тары внутрь попасть не могут. Поэтому законсервированные этим способом пищевые продукты могут сохраняться в течение многих лет.

Метод консервирования тепловой стерилизацией является основным в промышленности и наиболее надежным среди всех методов сохранения пищевых продуктов. На нем базируется специализированная отрасль пищевой промышленности — консервная.

Если изыскать оптимальный режим, стерилизации, химические изменения будут минимальными. Ми­нимальными будут и изменения естественных свойств сырья, если не считать некоторого размягчения тканей. В этом смыс­ле тепловая стерилизация продуктов в герметичной таре выгодно отличается от таких методов консервирования, как посол, квашение, варка с сахаром и сушка.

Готовые консервы могут храниться в обычных складах и перевозиться в обычных железнодорожных вагонах и на авто­машинах. В этом — большое преимущество стерилизации перед хранением в регулируемой газовой среде, охлаждением и замораживанием.

Наконец, этим методом можно сохранить сырье животного и растительного происхождения в любом виде: в натуральном, в виде любых заготовок и блюд. Следовательно, этот метод превосходит остальные, и по универсальности.

Принцип абиоза в этом методе соблюден как в отношении микроорганизмов, так и в отношении консервируемого сырья. Клеточная проницаемость растительной ткани, характерная для убитой клетки, достигается при температуре 60—70°С за несколько минут.

Применение электрического переменного тока высокой (ВЧ) и сверхвысокой частоты (СВЧ) представляет собой один из особых вариантов тепловой стерилизации пищевых продуктов. Поскольку поглощение электрической энергии происходит одновременно всем объемом продукта, продукт разогревается быстро и одновременно и равномерно по всему объему. Нагрев продукта в поле ВЧ происходит примерно за 1,5—2 мин, в то время как обычный способ нагрева консервов требует десятков минут.

При применении ВЧ-нагрева, для стерилизации консервов используется радиочастотный диапазон электромагнитных волн порядка 20-30 МГц. При этом консервная банка помещается между двумя металлическими пластинами, играя роль конденсатора в электрическом колебательном контуре лампового генератора высокой частоты.

Кратковременный эффективный нагрев позволяет получать консервы высокого качества, особенно в тех случаях, когда при обычной стерилизации качество ухудшается из-за разваривания плодов (компоты).

Еще более эффективен сверхвысокочастотный нагрев. Применение микроволновой энергии частотой 2400 МГц дает возможность осуществить непрерывный процесс стерилизации, на конвейере в рабочей камере, куда электрическая энергия, генерируемая магнетронами с вращающимся магнитным полем, подается через волноводы без необходимости зажимать продукт между обкладками конденсатора. При СВЧ-обработке физические свойства продукта, размеры банки и другие характеристики обрабатываемого материала мало отражаются на режиме работы генератора микроволновой энергии. Нужно, однако, отметить, что внедрение процессов ВЧ- и СВЧ-обработки в практику консервирования лимитируется сложностью оборудования, относительной дороговизной процесса, трудностью контроля температурного режима в банке во время обработки.

Применение антисептиков основано на их свойстве убивать микроорганизмы, предохраняя 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.

Применение антибиотиков также основано на бактерицидном характере их действия. Они отличаются от антисептиков по происхождению и способу получения: антисептики получают чисто химическим путем из неорганических продуктов (диоксида серы) или органических веществ (бензойной и сорбиновой кислот), а антибиотики, которые продуцируются живой клеткой, получают биохимическим путем.

Из фитонцидов наиболее подходящим для консервирования является эфирное масло, добываемое из семян горчицы, так называемое аллилгорчичное масло (изородановый эфир аллилового спирта). Введение этого антибиотика, на­пример, в маринады в количестве 0,002%, позволяет сохранять эти продукты больше года без порчи, даже если они не были пастеризованы, при условии герметичной укупорки банки.

Обеспложивающая фильтрация — это фильтрация абсолютно прозрачного пищевого продукта через специальный материал, задерживающий микробы. Фильтрующим материалом является прессованная асбесто-целлюлозная масса, размеры пор которой меньше микробной клетки. Этот фильтрующий материал изготовляется в виде пластин, называемых СФ (стерилизующий фильтр). Таким образом, сущность обеспложивающей фильтрации заключается не в уничтожении микроорганизмов, а в механическом их отделении от продукта.

Метод обеспложивающей фильтрации является наименее универсальным из всех существующих приемов консервирования, так как он применим к ограниченному числу пищевых продуктов, отличающихся полной прозрачностью.

Ультрафиолетовое излучение, охватывающее область электромагнитных колебании с длинами волн 136—4000 А, обладает большой энергией и поэтому оказывает сильное химическое и биологическое действие. Наибольшим воздействием на бактерии, подавляющим их жизнедеятельность и приводящим живые клетки к гибели, обладают лучи с дли­ной волн от 2950 до 2000 А Данная область ультрафиолетовых лучей называется бактерицидной. Ультрафиолетовые лучи можно использовать для обеззараживания воздуха и поверхностей стен камер на пищевых пред­приятиях, для стерилизации тары.

Ионизирующие излучения — излучения высокой энергии, способные 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;

- путем радиоактивного распада различных изотопов типа ⁶°Со, ¹³⁷Оs.

При определенной дозировке ионизирующих излучений мож­но подавить жизнедеятельность микроорганизмов либо вовсе их уничтожить. На этом основании методы консервирования пищевых продуктов, называемые радуризацией и радаппертизацией.

Стерилизация. Продукты, полученные с использовани­ем термической обработки в герметичной таре, называют кон­сервами. Такие продукты имеют наиболее продолжительные сроки хранения. Жизнедеятельность микрофлоры прекраща­ется благодаря воздействию на продукт высоких температур. Термическая обработка плодоовощного сырья приводит к инактивации ферментного комплекса, вследствие чего в ра­стительных тканях прекращаются биохимические процессы. В результате термической обработки происходят необрати­мые изменения белка (коагуляция), изменения в протоплазме клеток, разрыв оболочки клеток.

Стерилизация ультрафиолетовыми лучами обладает высоким бактерицидным эффектом, особенно при длине вол­ны 250-260 нм. Ультрафиолетовое облучение рекомендуется применять для обработки холодильных камер, производствен­ных помещений и технологического оборудования, особенно при асептическом консервировании. Для стерилизации пло­доовощных консервов данный метод не используют по при­чине низкой проникающей способности лучей. По мнению некоторых специалистов, ультрафиолетовая стерилизация может быть использована при производстве соков.

Воздействие ультразвуком. Ультразвук находит все боль­шее применение в различных отраслях пищевой промыш­ленности. Разработаны установки для мойки и стерилизации стеклянной тары, предложены технологии по стерилизации воды, жидких пищевых продуктов, в том числе соков и вин. С помощью ультразвука можно вызвать коагуляцию белков, распад высокомолекулярных соединений, инактивацию фер­ментов, полное или частичное разрушение многоклеточных и одноклеточных организмов, в том числе микроорганизмов.

Воздействие электрическим током высокой (ВЧ) и сверх­высокой (СВЧ) частоты. Прохождение электромагнитных волн через среду вызывает появление в ней переменных то­ков высокой и сверхвысокой частоты. В электромагнитном поле электрическая энергия преобразуется в тепловую.

Высокочастотную обработку для стерилизации консер­вов проводят при частоте около 20 МГц. Более эффективным считается сверхчастотный нагрев при частоте 2400 МГц, при котором можно проводить непрерывную стерилизацию в по­токе. Благодаря специфичным свойствам СВЧ-нагрева при­менение его перспективно для термической обработки пло­дово-ягодных консервов. При этом по сравнению с традици­онной тепловой обработкой значительно сокращается время нагрева и улучшаются потребительские свойства готового продукта — аромат, вкус, консистенция. Биологическая цен­ность таких продуктов выше за счет большего сохранения витаминов. Механизм воздействия ВЧ- и СВЧ-энергии на микрофлору до конца не изучен. Гибель клетки наступает в результате теплового эффекта, но некоторые ученые пола­гают, что существует специфическое воздействие электро­магнитных волн.

2. Подготовка сырья к консервированию (мойка, инспекция, сортировка, калибровка, очистка и измельчение).

Перед проведением основного технологического процесса, при котором сырье утрачивает свои характерные признаки и превращается в полуфабрикат, а также перед укладкой сырья в консервную тару осуществляют такие процессы; как мойку, сортировку и инспекцию, чистку, измельчение, бланшировку, обжарку, копчение, вяленье. При этом сырье очищается от грязи и посторонних, примесей, освобождается от некондиционных экземпляров и не­съедобных частей, подвергается кратковременной термической обработке и подготовляется, таким образом, к укладке непо­средственно в тару.

Мойка сырья —С мойки процесс начинают в том случае, если перерабатывается очень загрязненное сырье, на котором невозможно визуально обнаружить дефекты. В процессе мойки следует удалить прилипшие к сырью ме­ханические примеси (земля, песок и т. п.), а также смыть мик­роорганизмы.

Инспекцией называют осмотр сырья с отбраковкой непри­годных к переработке экземпляров: битых, заплесневелых, не­правильной формы, зеленых. Иногда инспекция выделяет­ся в самостоятельный процесс, иногда совмещается с сортиров­кой плодов по качеству, стадии зрелости, окраске, размеру. Инспекция проводится на ленточных транспортерах, движущих­ся со скоростью 0,05—0,1 м/с.

Для того чтобы облегчить проведение последующих опера­ций и процессов обработки сырья — чистки, резки, тепловой об­работки, укладки, — плоды и овощи следует разделить на одно­родные по размерам партии. Этот процесс называется калиб­ровкой. Калибровка позволяет снизить потери и отходы в про­изводстве и улучшить качество продукции.

При очистке удаляют несъедобные части сырья — плодоножки пло­дов, чашелистики ягод, гребни винограда, семенные камеры, кожицу некоторых видов сырья. Многие из этих операций механизированы.

Сырье измельчают для придания ему определенной формы, для лучшего использования объема тары, для облегчения по­следующих процессов (например, обжарки, выпаривания, прес­сования).

Многие виды плодового и овощного сырья поддаются хими­ческой очистке от кожицы. С этой целью используется обработ­ка плодов в горячих растворах каустической соды различной концентрации.

3. Предварительная тепловая обработка сырья. Цели тепловой обработки. Бланшировка водой. Бланшировка паром. Обжарка.

Предварительной тепловой обработкой сырья принято назы­вать кратковременное (5—15 мин) воздействие на сырье горя­чей воды (80—100 ⁰С), пара или горячего растительного масла. Обработку сырья горячей водой или паром называют бланшировкой (от французского blanchir — отбеливать), обработку в горячем растительном масле — обжаркой.

В различных технологических процессах предварительная тепловая обработка сырья преследует следующие цели: изме­нить объем сырья, размягчить его, увеличить клеточную проницаемость, инактивировать ферменты, гидролизовать протопек­тин, удалить из растительной ткани воздух, повысить калорий­ность сырья и придать ему специфические вкусовые свойства.

Одним из наиболее эффективных технологических приемов, позволяющих повредить цитоплазменные мембраны, является бланшировка плодов водой или паром.

Подлежащее этому виду тепловой обработки сырье погружается на несколько минут (5—15) в растительное масло, нагретое до 130—140°С. При обжарке сырья испаряется значительное количество влаги, а извне в сырье впитывается некоторое количество масла. Бла­годаря этому содержание сухих веществ в обжаренном сырье и калорийность его возрастают. Кроме того, при обжарке на поверхности обрабатываемого сырья образуется золотисто-ко­ричневая хрустящая корочка из карамелизованных углеводов, что придает обжариваемому сырью специфический вкус.

Схема процесса образования корочки из карамелизованных углеводов в процесс обжарки представляется в следующем ви­де. При погружении сырья в горячее масло влага начинает испаряться, и прежде всего — с поверхности продукта. Посколь­ку концентрация влаги в глубине получается больше, чем на поверхности, происходит диффузионное подсасывание влаги из глубины на поверхность, где она снова испаряется. До тех пор пока поверхность сырья влажная, температура ее не может под­няться выше 100 °С, хотя она и соприкасается с маслом, нагре­тым до 130—140 °С: выкипающая влага отнимает тепло от по­верхности и охлаждает ее. Для глубокой же карамелизации уг­леводов и образования корочки необходима температура выше 100 °С. Таким образом, в первые минуты обжарки корочка не образуется. Однако скорость испарения влаги с поверхности превышает скорость диффузионного подсасывания ее из глуби­ны на поверхность. Поэтому через некоторое время наступает момент, когда поверхностный слой обезвоживается, температу­ра его сразу поднимается выше 100 °С и образуется карамели­зованная корочка. При обжарке овощей корочка образуется из содержащихся в них углеводов: сахаров, крахмала, целлюлозы, пектина.

Образование золотистой корочки является органолептическим признаком готовности обжаренного сырья. Однако имеется и более надежный, объективный критерий качества. Это — убыль массы сырья при обжарке, так называемая видимая ужарка.