Ассортимент
Калейдоскоп
Стерилизация пищевых продуктов
В общем значении слова под стерилизацией понимают такую обработку продуктов, при которой в них полностью уничтожаются все микроорганизмы и их споры. Стерилизацию продукта можно обеспечить:
В промышленных условиях полной стерилизации пищевых продуктов не достигают — это требует значительного стерилизующего воздействия. Вполне достаточно, чтобы в продукте не содержались патогенные микроорганизмы и чтобы он был стойким при хранении.
Поэтому в практике консервирования пищевых продуктов их стерилизуют до промышленной стерильности (а не до полной, как это принято, например, в медицине при стерилизации инструмента). После стерилизации в продукте остаются жизнеспособными какое-то количество спор и даже вегетативных форм микроорганизмов.
Число выживших микроорганизмов (спор) зависит от степени стерилизации, которая в свою очередь зависит от назначения консервов, или, точнее, от предполагаемых условий их хранения.
В зарубежной практике в зависимости от степени полноты стерилизации различают три основных вида консервов (иногда используют и более широкую градацию):
Тропические консервы стерилизуют до полного подавления всех жизнеспособных вегетативных форм микроорганизмов и их спор, включая мезофильные, то есть теплолюбивые бактерии и их споры.
Тропические консервы можно хранить при высокой температуре — 30—40UC, то есть в оптимальном для развития большинства гнилостной микрофлоры температурном интервале.
Полные консервы, или просто консервы, стерилизуют до подавления всех вегетативных форм микроорганизмов и большинства их спор.
Однако небольшое количество спор мезофильных бактерий остается хотя и сильно ослабленными, но жизнеспособными, и при попадании в благоприятные условия (то есть при неблагоприятных условиях хранения консервов), например, во время хранения консервов при повышенной температуре (30—35°С), они могут размножиться, вызывая тем самым порчу консервов. Поэтому консервы не рекомендуется хранить при температуре выше 25°С.
Пресервы стерилизуют до подавления большинства вегетативных форм микроорганизмов. Небольшое количество вегетативных форм мезофильных микроорганизмов и большая часть спор остаются жизнеспособными и легко развиваются при комнатной температуре. Поэтому пресервы хранят при низкой положительной или высокой отрицательной температуре, в большинстве случаев при температуре около 0°С.
Отечественная промышленность в основном вырабатывает полные, или просто консервы, и пресервы. В небольших количествах по специальным заказам вырабатываются консервы для жаркого климата, по микробиологическим показателям сходные с тропическими консервами.
Наибольшее распространение в промышленности имеет стерилизация продуктов воздействием высокой температуры. Естественно, что после стерилизации продукт не должен соприкасаться с воздухом или иной средой, содержащей микроорганизмы, чтобы не произошло так называемого вторичного, или повторного, обсеменения. Следовательно, стерилизованные продукты, получившие название «консервы», должны упаковываться в герметически упакованную тару.
Таким образом, к консервам относятся пищевые продукты, упакованные в металлические, стеклянные, пластмассовые, ламинированные или комбинированные из этих материалов емкости, которые после заполнения этих емкостей или до того путем обработки теплом стали устойчивыми при хранении.
К консервам относят также пресервы, которые отличаются от собственно консервов меньшей устойчивостью при хранении.
Сушка мясных и рыбных продуктов
При тепловой сушке мяса его свойства сильно изменяются, так что в промышленных масштабах этот метод обработки не применяют, за исключением сушки колбас и мясных компонентов при изготовлении пищевых концентратов.
Влияние процесса сушки на свойства продуктов
Повышение температуры продукта в период падающей сушки отражается на его свойствах в значительно меньшей степени, чем при тепловой, так как термоустойчивость белковых веществ при уменьшении в них влаги значительно повышается. При оптимальных условиях сушки температуру продукта повышают, когда содержание влаги в высушенном слое снижается до 15% и меньше.
Температура сублимации
Температура сублимации (то есть температура сушки) определяется в зависимости от количества вымерзшей воды. После достижения криоскопической температуры в продукте начинает вымерзать или кристаллизоваться вода, в результате чего концентрация оставшейся жидкой фазы повышается, а ее криоскопическая температура понижается. При дальнейшем понижении ее количество вымерзшей воды увеличивается, но часть ее остается в жидком состоянии до достижения криогидратной температуры. В продуктах животного происхождения и рыбных содержится незначительное количество хлористого кальция, криогидратная точка водного раствора которого —55°С, поэтому полное вымерзание воды в таких продуктах возможно при температуре ниже указанной.
Сублимационная сушка
Все большее развитие получает сушка пищевых продуктов в замороженном состоянии в условиях глубокого вакуума. Сублимационная сушка становится интенсивной только в условиях глубокого вакуума при значительном подводе теплоты.
Сушка инфракрасными лучами
Для сушки растительных пищевых материалов практическое применение получили коротковолновые инфракрасные лучи (ИКЛ) с длиной волны около 1,6—2,2 мкм. При сушке ИКЛ к материалу подводится тепловой поток в несколько десятков (от 30 до 70) раз мощнее, чем при конвективной сушке.
Контактный способ
Контактный способ сушки основан на передаче теплоты материалу при соприкосновении с горячей поверхностью. Воздух при этом способе служит только для удаления водяного пара из сушилки, являясь влагопоглотителем. Температура в разных слоях материала различна: наибольшая — у слоя, контактирующего с греющей поверхностью, наименьшая — у наружного слоя. Влагосодержание в процессе контактной сушки постепенно увеличивается от слоев, соприкасающихся с нагретой поверхностью, к наружным слоям. Таким образом, скорость контактной сушки определяется только градиентом температуры, градиент влагосодержания оказывает тормозящее действие на перемещение влаги к поверхности материала.
Сушка жидких материалов в распыленном состоянии
Распылительные сушильные установки широко применяются в молочной промышленности для сушки молока, молочных продуктов детского питания, а также для сушки яичной массы и других продуктов. В этих установках создается большая площадь поверхности испарения мелкодисперсных частиц раствора, которые обезвоживаются в потоке горячего воздуха (площадь поверхности 1 кг раствора в результате распыления увеличивается в несколько тысяч раз, достигая 600 м2).
Сушка во взвешенном состоянии
Влажные частицы крупнозернистого материала переходят в кипящий слой при большей критической скорости воздуха и меньшем сопротивлении слоя, чем сухие частицы. Это объясняется большими силами сцепления влажных частиц, что приводит к образованию агрегатов и многочисленных каналов между ними.
Конвективный способ сушки пищевых продуктов
Сушке этим способом подвергают кусковые и зерновые материалы. В качестве сушильного агента применяются нагретый воздух, топочные газы или перегретый пар. Сушильный агент передает материалу теплоту, под действием которой из материала удаляется влага в виде пара, поступающая в окружающую среду. Таким образом, сушильный агент при конвективной сушке является теплоносителем и влагопоглотителем.
Способы сушки пищевых продуктов
Жидкие пищевые продукты можно высушить на распылительных установках с тонкой степенью распыла. Получающийся при этом сухой продукт после обводнения по вкусовым и технологическим свойствам вполне сравним с нативным продуктом.
Влияние сушки на свойства продукта
Для удаления влаги при сушке к продукту должно быть подведено тепло, действие которого на продукт рассмотрено в разделе «Тепловая обработка пищевых продуктов». При сушке механизм действия тепла на продукт такой же, как и при тепловой обработке. Однако нагрев продукта осуществляется до более низкой температуры, так что потери питательных веществ обычно небольшие.
Процесс влагопереноса
Химический состав пищевых продуктов, а для мясных и рыбных — технологические свойства мышечной ткани оказывают заметное влияние на влагоперенос при их сушке.
Сушка как метод консервирования пищевых продуктов
Химически связанная, или гидратационная, вода наиболее прочно связана с материалом химическими связями, обладает максимальной энергией связи с материалом. Так как гидратационная вода химически связана, она утрачивает обычные свойства, то есть не растворяет химические вещества, имеет более низкую температуру замерзания и более высокую температуру кипения.
Обезвоживание пищевых продуктов
Консервирование пищевых продуктов методом сушки основано на принципе анабиоза. Известно, что питание микроорганизмов происходит осмотическим путем, всасыванием питательных веществ, поэтому для их развития в продукте должно содержаться определенное количество воды. Развитие бактерий возможно при содержании влаги 25—30% и более, плесневых грибов — 10—15% и более.
Асептическое консервирование пищевых продуктов
Температура перегретого пара поддерживается автоматически, а время выдержки банок в стерилизаторе регулируется скоростью движения тросового транспортера. Стерилизация крышек осуществляется с помощью перегретого пара в специальном приспособлении, встроенном в магазин для крышек закаточной машины. Стерилизация закаточной головки осуществляется при 127°С в течение 20— 30 мин.
Техника тепловой стерилизации консервов
Для стерилизации консервов применяют аппараты периодического и непрерывного действия. В зависимости от того, при какой температуре проводится стерилизация, какое создается в банке давление и какая именно консервная тара применяется, консервы стерилизуют в открытых автоклавах при атмосферном давлении, но в основном в закрытых аппаратах с применением избыточного давления.
Стерилизация плодов и овощей
В зависимости от реакции среды (величины рН) плодоовощную продукцию относят к одной из следующих групп. Консервы группы А относят к слабокислым, так что режим стерилизации должен обеспечивать отмирание в них спор возбудителей ботулизма. В овощных консервах этой группы (зеленый горошек, стручковая фасоль, кукуруза сахарная, пюреобразные консервы для детского и диетического питания и другие) иногда наблюдается скисание без образования бомбажа.
Стерилизация (пастеризация) молока
В зависимости от применяемых методов консервирования молочные консервы делят на сгущенные и сухие. Сгущенные, в свою очередь, делят на консервированные стерилизацией и повышением осмотического давления путем прибавления сахара.
Изменение вкусовых качеств продуктов при консервировании
Стерилизация мясных консервов, особенно в обычных стационарных автоклавах, наоборот, вызывает значительное изменение вкусовых качеств продукта. По аромату, вкусу, нежности, сочности консервированное мясо существенно отличается от обычно приготовленного или пастеризованного. Структура мяса становится разволокнистой, кусочки его при разжевывании разваливаются, так что понятие «нежность» мало применимо к консервированному мясу. Такое мясо оценивают как несочное, сухое, что особенно характерно для консервов из мяса птицы.
Стерилизация мясных и рыбных продуктов
Мясные и рыбные продукты относятся к низкокислотным (по отечественной классификации их относят к группе А). Применяемый режим стерилизации для них рассчитывают, за некоторым’ исключением, на уничтожение микроорганизмов, кроме большинства термофилов и, возможно, некоторых видов аэробных спорообразующих мезофи-лов. К исключениям относятся консервированные или маринованные мясные продукты, содержащие консервирующие соли, которые в силу своего действия позволяют применять менее жесткий режим, чем это необходимо для мясных продуктов без консервантов.
Что такое стерилизация и пастеризация
Что такое стерилизация и пастеризация и как правильно их проводить. Метод горячего разлива, как наиболее простой способ консервирования.
Стерилизация, как и пастеризация преследуют общую цель
Как стерилизация, так и пастеризация служат одной цели, они выполняют одинаковую функцию — уничтожение микроорганизмов.
В статье «Как правильно консервировать» мы уже касались темы стерилизации. Сегодня, по многочисленным просьбам наших читателей, мы вновь поговорим о стерилизации продуктов перед их хранением.
Если раньше различные заготовки помогали сохранить продукты питания в промежутках между урожаями, то в наше время домашнее консервирование стало чем-то вроде хобби. Все способы консервирования ориентированы либо на уничтожение микробов и ферментов, вызывающих порчу. Либо на создание неблагоприятных условий для развития и активности вредоносных микроорганизмов и веществ.
К основным методам консервирования относятся:
Что такое стерилизация
Стерилизация, как и пастеризация, в домашних условиях применяются очень часто. Хотя и являются самыми трудоемкими методами консервирования.
Действие механизма стерилизации заключается в уничтожении микроорганизмов путем нагревания заготовок до 100-140 градусов и выше. Время нагревания может быть разным и зависит от вида продукта.
Что такое пастеризация
Пастеризация отличается от стерилизации температурой нагрева. При пастеризации она меньше и составляет 70-90 градусов. При этом, погибают не все микроорганизмы. Поэтому, обработанные таким способом продукты, должны храниться в прохладном месте. Чтобы предотвратить дальнейшее развитие оставшихся микробов, температура хранения должна быть от 0 до +5 градусов.
Избавляемся от микробов с помощью стерилизации
Стерилизацию, как и пастеризацию, в домашних условиях проще всего проводить с помощью водяной бани. Такой метод хорошо себя зарекомендовал, если в качестве тары используются стеклянные банки. Процесс предусматривает в себе несколько этапов:
Метод горячего разлива как способ консервирования
Так как процесс стерилизации на водяной бане довольно сложен, при консервировании жидких продуктов, а также заготовок из цельных плодов, можно применять более простой метод. Он носит название горячий розлив. Метод состоит в следующем:
При горячем розливе желательно использовать банки вместимостью 2 и 3 литра. Вместе с одеялом они обеспечивают лучший прогрев содержимого.
7 основных правил консервирования
Чтобы наша консервация стояла долго и не портилась, при заготовке продуктов необходимо соблюдать несколько не сложных правил. Давайте с ними ознакомимся и постараемся запомнить.
Специалисты советуют хранить большинство видов консервации не более 3-4 лет. В случае превышения этого срока, употреблять «застоявшуюся» консервацию категорически не рекомендуется. Это правило распространяется и на те продукты, у которых отсутствуют всякие признаки порчи.
До свидания, уважаемые читатели. Если статья оказалась для вас полезной, поделитесь ею в социальных сетях со своими друзьями и знакомыми. Пусть они тоже об этом узнают и будут вам благодарны.
А, чтобы не пропустить другие интересные статьи, просто подпишитесь на обновления. Желаем всем приятного аппетита. До новых встреч.
Новые технологии в стерилизации продуктов
Первым методом стерилизации была термо обработка. Технология позволяла существенно снизить риски инфекционных заболеваний и увеличивать продолжительность жизни и трудоспособного возраста и поэтому данная технология стала широко применяться к обработке консервированных продуктов в герметичной таре. Для этих целей был изобретен автоклав, оборудование позволяющее нагревать продукты внутри герметичной таре, в результате чего погибают патогенные микроорганизмы в продукте. Это позволило значительно увеличить сроки годности продуктов без применение холодильных камер.
Технологии не стоят на месте и современные тенденции направленные на здоровое питание приводят ученых к разработке новых методов сохранения продуктов, без воздействия на них тепла, химических веществ. Потребитель хочет получать продукт с максимальным содержанием питательных и полезных веществ, без изменения органолептических показателей. Для производителя же стоит цель сохранить этот продукт максимально возможное время и безопасным для употребления. Даже с применением различных методов стерилизации и сохранения продуктов, в наше время выбрасывается около 30% произведенных продуктов питания.
К перспективным нетепловым методам стерилизации продуктов питания относится воздействие высоким давлением и ионизирующим излучением (воздействием радиации).
Радиационная стерилизация пищевых продуктов
В итоге пищевая продукция (продукты питания, напитки) приобретает целый ряд положительных эффектов:
* задержку созревания плодов;
* предупреждение прорастания зерновых и овощных культур;
* уничтожение паразитов, патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, что дает возможность повысить безопасность пищевой продукции и увеличить сроки ее годности.
Но у такого подхода есть свои сложности, например, при использовании ионизирующей радиации для полного уничтожения микроорганизмов необходимо применение больших доз в силу высокой радиоустойчивости патофлоры. В данном случае возможны ухудшения естественной цветовой гаммы продуктов, появление неприятного «привкуса облучения», ухудшение органолептических свойств продуктов и т.д.
Хотя разработаны некоторые возможности ослабления отрицательного действия высоких доз облучения на качество пищевых продуктов, эта проблема еще не решена окончательно. Поэтому этот метод применяется ограниченно.
Для технологии HPP нет ограничений в размерах, формах продуктов, поэтому она применяется для обработки многих видов еды: мясо, морепродукты, овощи, фрукты и сок.
Преимущества данной технологии в том, что она сохраняет вкусовые и питательные свойства продуктов, увеличивает сроки годности без добавления химикатов и нагрева. Это экологически чистая технология.
HPP применяется при консервации жидких, полутвердых, твердых продуктов с высоким и низким-средним содержанием влаги, упакованных под вакуумом (колбасы, сыровяленые, вареные мясные продукты, сыры, морепродукты, маринованные продукты, соусы), твердых продуктов с высоким содержанием влаги в пластиковых бутылках, стаканчиках, пакетах (фруктовые джемы, мармелад, компоты, пюре, молочные продукты, фруктовые и овощные соки, биоактивные напитки) и др.
По данной технологии обрабатывается упакованный продукт. При высоком давлении (6000 бар) объем продукта и упаковки временно уменьшается на 15%, но при сбросе давления восстанавливается.
Поэтому упаковка для HPP должна быть эластичной, способной передавать давление, допускать уменьшение объема до 19% без потери целостности. Хорошо подходят пластиковые бутылки, пакеты, чашки и лотки из ПЭТ, ПЭ, ПП и EVOH (или их комбинаций) из-за их хороших водонепроницаемых свойств и гибкости. Стеклянная, металлическая консервная тара, картонные упаковки не предназначены для такой обработки в силу их необратимой деформации или разрушения при сжатии.
Изостатическое давление, которое находится среди технологий НРР, может уменьшить отходы, которые выбрасываются при размораживании. Оно сжимает продукт так, что происходит стерилизация любых грибков. Другими словами, он не нуждается в последующей обработке, и вы можете сэкономить свой бюджет.
Основным направлением обработки HPP в наше время является обработка морепродуктов и других деликатесов. Связано это с тем, что стоимость оборудования высокая и массового распространения еще не получила. Но данный вид обработки является очень перспективным, т.к. позволяет получать продукты питания без применения консервантов и тепловой обработки.
В ближайшее время мы постараемся представить Вашему вниманию сравнение использование классического автоклава (стерилизатора) с технологией HPP.
Стерилизация паром и пастеризация готовых пищевых продуктов
К.Д. Кеннеди
Перевод и техническая редакция – А.Г. Шуб
Введение
Термин «Готовое блюдо» или «готовый пищевой продукт» обычно относится к упаковкам с едой или готовым блюдам, содержащим мясную, рыбную или полностью растительную основу, требующим минимального приготовления и не требующим нагрева или варки.
Как правило, такие продукты продаются в охлажденном и замороженном виде. Для потребителя понятие качества таких блюд тесно связано с их вкусом, который не должен уступать вкусовым свойствам аналогичных продуктов, приготовляемых самостоятельно. Однако на самом деле качество готовых пищевых продуктов определяется не только одними органолептическими характеристиками. Первостепенную важность имеет безопасность продукта, для обеспечения которой в процессе производства требуется специальная обработка блюда таким образом, чтобы уничтожить все содержащиеся в блюде неспороносные патогенные микроорганизмы. Для этого во время приготовления температура всего продукта должна быть поднята как минимум до 70°С. Однако многие такие блюда нагреваются до 80°С на несколько минут, чтобы выполнялись органолептические требования.
Срок хранения охлажденных готовых блюд обычно составляет от 5 до 7 дней и ограничивается ростом числа вызывающих порчу организмов, оставшихся в продукте или проникших через упаковку. Это обстоятельство ограничивает размеры партий и диктует серьезные требования в отношении обеззараживания продукта при производстве. Считается, что нагрев запечатанного продукта, содержащего мясные компоненты, до 80 – 85°С, и поддержание этой температуры в течение трех минут, приводит к тому, что срок хранения продукта увеличивается до трех недель. Такое увеличение срока хранения без снижения вкусовых и питательных свойств продукта, можно считать достижением, особенно если учесть, что его безопасность не только не уменьшилась, но даже увеличилась. Этот факт говорит о том, что усилия по усовершенствованию технологий обработки, включая пастеризацию и стерилизацию, не пропадают даром.
Проблема большинства технологий тепловой обработки заключается в сложности обеспечения равномерного нагрева, причем это относится даже к жидким продуктам. Поэтому большинство методов тепловой стерилизации связано с внутренним перемешиванием пищевого продукта в контейнере. Например, вращающийся автоклав уменьшает время стерилизации банок с 19 минут до 15 минут.
Вращающиеся в вертикальной плоскости автоклавы можно применять для обработки не только металлических банок. Готовые блюда в пластмассовых пакетах или стаканах можно подвергать воздействию паровоздушной смеси, вращая в вертикальной плоскости со скоростью от 2 до 10 об/мин.
Обычно процесс пастеризации позволяет достичь уменьшения количества микроорганизмов на 6 логарифмических единиц. Для полной стерилизации требуется уменьшение количества спор ботулотоксинов на 12 логарифмических единиц.
Влияние температуры на микроорганизмы и свойства пищевых продуктов
Преимущества использования высоких температур для пастеризации и стерилизации пищевых продуктов можно понять, рассмотрев концепцию значений D и z для тепловой обработки и микроорганизмов.
Тепло используется для консервирования пищевых продуктов, потому что под его воздействием изменяются естественные свойства протеинов, а значит, нарушается активность энзимов в самом продукте и в микроорганизмах. Такое разрушение обычно представляет собой реакцию первого порядка, то есть, после того как пищевой продукт нагревается до температуры, при которой уничтожаются микроорганизмы, в течение определенного времени такой же процент микроорганизмов будет уничтожен вне зависимости от того, сколько их было в начале.
Время, необходимое для уничтожения 90% микроорганизмов, называется десятичным уменьшением количества микроорганизмов, или D-показателем. Это свойство проиллюстрировано на рисунке 1 (D-показатель равен пяти минутам). За каждые 5 минут количество выживших микроорганизмов уменьшается в 10 раз. Конечно, такое поведение означает, что установить время полного уничтожения всех микроорганизмов невозможно. Поэтому обычно говорят о коммерческой стерильности, о которой мы поговорим ниже.
Десятичное уменьшение количества микроорганизмов, естественно, зависит от температуры. Измеряя D-показатели при разных температурах, можно установить время тепловой гибели, или TDT, проиллюстрированное на рисунке 2. Наклон этой кривой называется z-показателем и определяется как количество градусов Цельсия, необходимое для изменения времени десятичного уменьшения количества D в 10 раз. Эта кривая, как правило, хотя и не всегда, имеет линейный вид.
Рисунок 1. Время десятичного уменьшения количества микроорганизмов
Устойчивость микроорганизмов к тепловой обработке зависит от большого количества факторов. К этим факторам относятся тип микроорганизма и окружающие условия во время воздействия тепла, такие как рН, активность воды и состав пищевого продукта.
Рисунок 2. Кривая времени тепловой гибели с градиентом z
Процессы разрушения многих веществ, отвечающих за органолептические и питательные качества продукта, таких как витамины, пигменты и ароматические соединения, также представляют собой реакции первого порядка. В таблице 1 приведены некоторые D-показатели при 121°С, а также z-показатели для некоторых таких веществ и микроорганизмов. Самое важное, что здесь следует отметить, – то, что z-показатели для микроорганизмов, как правило, оказываются значительно ниже, чем для качества продуктов и их питательных свойств. Типичные z-показатели для пищевых патогенов составляют около 10°С, а для витаминов и пигментов они обычно находятся в диапазоне от 20 до 70°С.
Следовательно, преимущества кратковременной высокотемпературной пастеризации (HTST) и других видов высокотемпературной обработки, заключающиеся в том, что при переходе к высоким температурам темп смертности микроорганизмов намного превышает скорость изменения параметров качества пищевых продуктов, означают, что пищевые продукты можно считать «безопасными» при намного меньших изменениях их органолептических свойств.
Таблица 1. Тепловые свойства некоторых питательных и чувствительных компонентов пищевых продуктов в сравнении с тепловой устойчивостью бактерий.
| Компонент | Источник | Уровень рН | z (°C) | D121 (минут) | Диапазон температур (°С) |
| Тиамин | Морковное пюре | 5.9 | 25 | 158 | 109 – 149 |
| Тиамин | Гороховое пюре | Естественный | 27 | 247 | 121 – 138 |
| Тиамин | Пюре из баранины | 6.2 | 25 | 120 | 109 – 149 |
| Лизин | Продукты из соевых бобов | — | 21 | 786 | 100-127 |
| Хлорофилл а | Шпинат | 6.5 | 51 | 13.0 | 127 – 149 |
| Хлорофилл а | Шпинат | Естественный | 45 | 34.1 | 100-130 |
| Хлорофилл b | Шпинат | 5.5 | 79 | 14.7 | 127 – 149 |
| Хлорофилл b | Шпинат | Естественный | 59 | 48 | 100 – 130 |
| Антоцианин | Виноградный сок | Естественный | 23.2 | 17.8* | 20 – 121 |
| Бетанин | Свекольный сок | 5.0 | 58.9 | 46.6* | 50 – 100 |
| Каротиноиды | Паприка | Естественный | 18.9 | 0.038* | 52 – 65 |
| Пероскидаза | Горох | Естественный | 37.2 | 3.0 | 110 – 138 |
| Пероскидаза | Разные | — | 28-44 | — | — |
| Споры Clostridium botulinum, тип А + В | Разные | >4.5 | 5.5–10 | 0.1–0.3* | 104 |
| Bacillus stereothermophils | Разные | >4.5 | 7 – 12 | 4.0– 5.0 | 110+ |
* D-показатели при температурах, отличных от 121°С.
Пастеризация
Хотя пастеризация представляет собой относительно мягкую тепловую обработку, в ходе которой пищевые продукты редко нагреваются более, чем до 100°С, во многих процессах пастеризации можно использовать водяной пар, который позволяет улучшать скорость обработки и общую производительность системы.
Обработка горячей водой обычно используется при работе с продуктами, упакованными в стекло, тогда как металлические и пластмассовые контейнеры можно обрабатывать паровоздушной смесью. Паровые туннельные пастеризаторы обладают рядом преимуществ, к которым относятся более короткое время обработки и меньшая площадь, занимаемая оборудованием. Температура в зонах нагрева туннельного пастеризатора постепенно повышается путем уменьшения количества воздуха в паровоздушной смеси. В таблице 2 приведено сравнение потери витаминов молоком в ходе процесса длительной пастеризации и процесса HTST.
Таблица 2. Потери некоторых витаминов в молоке в результате длительной пастеризации и процесса HTST.
Стерилизация
В ходе стерилизации пищевой продукт подвергается воздействию достаточно высокой температуры в течение достаточно долгого времени, чтобы прекратилась активность всех микробов и энзимов. Стерилизованные пищевые продукты обычно имеют срок хранения без охлаждения, превышающий шесть месяцев. Усовершенствование этого процесса сводится к тому, чтобы уменьшить изменение свойств продукта.
Время, необходимое для стерилизации пищевого продукта, зависит от устойчивости микроорганизмов и энзимов к воздействию тепла, условий нагрева, уровня рН продукта, размера контейнера и физического состояния продукта. Для того чтобы определить время обработки, нам нужно понимать как характеристики микроорганизмов, так и способы проникновения тепла внутрь продукта.
Clostridium botulinum 1 – самый опасный патоген, который может присутствовать в пищевых продуктах. Его уничтожение является минимальным требованием, предъявляемым к тепловой стерилизации. Мы видели, что уничтожение микроорганизмов происходит логарифмически. Вне зависимости от продолжительности воздействия тепла, невозможно создать абсолютно стерильный пищевой продукт, поэтому возникает понятие коммерческой стерильности: «Чтобы пищевой продукт мог считаться не содержащим жизнеспособные микроорганизмы, включая микроорганизмы, известные своей опасностью для здоровья, способные размножаться в пищевых продуктах при температурах, при которых, вероятно, будет содержаться продукт во время распространения и хранения» (Департамент здоровья и социального обеспечения DHSS, 1994). Например, процесс, позволяющий добиться уменьшения количества микроорганизмов на 12 логарифмических единиц в контейнере, содержащем 1000 спор, приведёт к тому, что на каждый миллиард произведенных контейнеров будет приходиться одна спора. На практике наиболее экономичные способы очистки для большинства продуктов представляют собой процессы, дающие уменьшение количества микроорганизмов от 2 до 8 логарифмических единиц.
Чтобы разобраться со временем обработки, нам нужно рассмотреть скорость проникновения тепла в пищевой продукт. Оно определяется многими факторами. Обычно коэффициент теплопередачи не является ограничивающим фактором. Скорость проникновения тепла зависит от типа продукта, размера и формы контейнера, активности движения контейнера, температуры в автоклаве.
Конечно, методом конвекции тепло передается намного быстрее, чем методом проводимости или перемешивания. При вращении банки в вертикальной плоскости часто можно увеличить скорость проникновения тепла в продукт. См. рисунок 3.
Рисунок 3. Вращение банок с продуктом в вертикальной плоскости
Различные процедуры стерилизации можно сравнивать друг с другом, рассматривая время тепловой гибели, TDT или F-показатель.
F-показатель – это время, необходимое для требуемого уменьшения общего количества микробов при данной температуре. Таким образом, этот показатель является мерой для комбинации времени и температуры для данного продукта. Часто этот показатель приводится с суффиксами, обозначающими температуру в автоклаве и z-показатель для соответствующего вида микробов. Так, F 10 115 означает процесс при температуре 115°С, воздействующий на микроорганизмы с z-показателем 10°С. Значение F можно определить как время, необходимое для уменьшения числа микроорганизмов в «D-показателе» раз. Следовательно,
Процессы при сверхвысокой температуре (UHT), или асептические процессы
Многие жидкие или полужидкие продукты при воздействии еще более высоких температур в течение еще более коротких промежутков времени достигают очень высокой степени стерилизации при минимальных изменениях продукта. Однако еще раз отметим, что основная сложность заключается в переносе тепла внутрь самого продукта. Процессы UHT также требуют очень высокой степени стерильности оборудования, атмосферы и контейнеров, которые наполняются продуктом. Поэтому системы UHT в настоящее время используются только для обработки жидких пищевых продуктов, содержащих либо не содержащих твердые частицы. Тепловая обработка перед упаковкой продукта осуществляется, например, с помощью теплообменников при температуре порядка 140°С. Это позволяет обойти трудности, связанные с размером упаковки, и такие процессы используются, например, для производства 1 тонных асептических пакетов с жидкими пищевым продуктами, такими как томатное пюре или яичная масса.
Оборудование, используемое для получения условия UHT, состоит из устройств прямого метода воздействия (впрыск пара, впрыск продукта), устройств непрямого метода воздействия (пластинчатые или кожухотрубные теплообменники), а также других систем, как, например, устройства микроволнового или омического нагрева и т. д. При впрыске водяного пара мелкие пузырьки пара проникают в нагретый жидкий продукт, поднимая температуру примерно до 150°С; процесс обработки занимает 2-3 секунды. Хотя этот способ нагрева является одним из самых быстрых, а значит, особенно подходит для нагрева продуктов, чувствительных к теплу, на практике его можно применять только для обработки продуктов, обладающих малой вязкостью; кроме того, он требует тщательной подготовки пара из воды питьевого качества.
Нагнетание водяного пара представляет собой впрыск пищевого продукта в сосуд высокого давления с паром из воды питьевого качества. Температура продукта при этом повышается почти мгновенно, а время обработки, как и в предыдущем случае, составляет около трех секунд. Этот процесс проще контролировать, и он лучше подходит для обработки продуктов, обладающих высокой вязкостью.
Устройства для варки паром можно разделить на устройства непрерывной варки, в которых тепловые процессы воздействуют на поток контейнеров, и устройства варки партиями, которые полностью закрываются перед началом теплового цикла.
В общем, непрерывная пастеризация осуществляется в открытом с одного конца туннеле, в котором продукт движется на ленте и опрыскивается водяным паром или горячей водой. Туннель разделен на несколько тепловых зон (предварительный нагрев, варка и охлаждение). Такие системы используются для обработки продуктов в металлически и стеклянных банках.
С другой стороны, стерилизация обычно выполняется в системах повышенного давления, как правило, при температуре 121°С. Для этого необходимо, чтобы манометрическое давление пара было около 2 бар. Значит, стерилизаторы должны представлять собой закрытые системы. Такие устройства для паровой стерилизации партиями обычно называются автоклавами.
Пищевые продукты в металлических банках или гибких пластмассовых пакетах подвергаются воздействию высокой температуры при впрыске пара в автоклав. Часто пакеты или банки переворачиваются в вертикальной или горизонтальной плоскости. Такое вращение позволяет обеспечивать более равномерный нагрев, уменьшать время обработки и снижать потери качества из-за перегрева отдельных частей продукта. Тем не менее, этот процесс не подходит для обработки нежных или твердых продуктов. С другой стороны, постоянно увеличивается доля пластиковых упаковок, пригодных для обработки в автоклавах. Это позволяет стерилизовать продукты в полужестких пластмассовых контейнерах с многослойными пластмассовыми крышками или многослойными теплоизолированными гибкими пакетами.
Пригодная для обработки в автоклавах пластмасса, используемая для изготовления таких контейнеров, представляет собой подвергнутые экструзии и расслоению различные полимеры, включая полипропилен, полиамиды, полиэтилен-терефталат (РЕТ) и полиэтилен.
Производство готовых блюд
Общий вид системы
Типичная система для производства охлажденных или замороженных готовых блюд может выполнять следующую последовательность действий:
Большинство составляющих многокомпонентных продуктов требуют различных методов и разной длительности приготовления, поэтому предпочтение отдается приготовлению отдельных ингредиентов и наполнению систем в холодном виде. Варка обычно происходит в больших открытых сверху сосудах или в закрытых сосудах повышенного давления. Закрытые сосуды могут нагреваться горячей водяной рубашкой, паровой рубашкой или прямым впрыском пара. Впрыск пара обычно обладает наибольшей эффективностью и позволяет сократить время варки, но он подходит не для всех продуктов.
Из всех компонентов труднее всего варить твердые продукты, такие как кусочки красного мяса, курицы, рыбы или овощей. В большинстве коммерческих систем для передачи тепла продукту используется нагнетание воздуха или пара.
Системы приготовления замороженных полуфабрикатов и системы sous-vide
Система приготовления замороженных полуфабрикатов – это система, выполняющая полное приготовление пищевых продуктов, после которого следует быстрая заморозка и хранение. Затем продукт снова нагревается в месте употребления. Эта система часто используется в больницах и школах, а также авиаперевозчиками. Обычно продукты готовятся при температуре не менее 70°С в течение как минимум двух минут, после чего замораживаются. Срок хранения продукта после такой обработки составляет до 5 дней.
Sous-vide – это разновидность замороженных полуфабрикатов. Готовый продукт распространяется в вакуумной упаковке. При изготовлении используются два подхода. В первом случае продукты готовятся частично, помещаются в вакуумную упаковку, а затем подвергаются пастеризации прямо в упаковке. Во втором случае продукты помещаются в вакуумную упаковку в сыром виде, а затем полностью или частично готовятся в упаковке. В большинстве случаев продукты до использования остаются в замороженном виде, а непосредственно перед использованием доводятся до готовности или подогреваются. Такой процесс значительно уменьшает прогорклость, вызванную окислительными процессами, и замедляет рост количества аэробных бактерий, однако при хранении в вакуумной упаковке потенциальную опасность представляет C. botulinum. По этой причине рекомендуется, чтобы все продукты sous-vide подвергались тщательной пастеризации.
Совершенствование технологий
Как обсуждалось выше, при обработке запаянных продуктов при температуре 85°С в течение трех минут срок их хранения увеличивается до 3 недель. Burfoot at al., 1998, изучили возможность получения такого результата при помощи технологии с использованием пробной микроволновой установки и обычного принудительного обдува воздухом или паром под давлением. Выводы авторов приведены в таблице 3 ниже. Пар под давлением представляет собой единственную надежную технологию, позволяющую получить описанный выше результат, не обжигая поверхность продукта.
Существует несколько коммерческих микроволновых систем, разработанных, помимо прочих, компаниями APV-Baker и Microwave Systems в Великобритании, Alfastar в Швеции и Berstoff в Германии. Однако ни одна из них не получила коммерческого успеха из-за того, что стоимость либо неоднородность распределения температуры ограничивали возможности их применения.
Таблица 3. Преимущества и недостатки различных систем пастеризации
| Метод | Преимущества | Недостатки |
| Конвекция потоком воздуха | Недорого, технологически доступно | Продукт может «подгореть», изменить цвет или перевариться. Долгое время нагрева (> 120 минут пи 115°С). |
| Пар под давлением | Технологически доступно | Обработка партиями, если не использовать очень дорогое оборудование. В незапаянных упаковках на поверхности продукта скапливается конденсат. Время нагрев около 22 минут при температуре 115°С может повредить нежным продуктам. |
| Микроволны | Быстро: ≈ 160 секунд при 6 кВт | Высокая капитальная стоимость «подгорание», изменение цвета и неравномерный нагрев. |
Стоит напомнить, что крупные мышцы животных и рыб в момент убоя практически стерильны, то же можно сказать о фруктах и овощах. По этой причине можно ожидать, что технологии поверхностного обеззараживания сырых материалов могут уменьшать время обработки компонентов готовых продуктов. В этом смысле пастеризация и другие технологии обеззараживания могут иметь определенные преимущества.
Альтернативные технологии
Рисунок 4. Диаграмма стабильности давления и температуры для E. coli, дающих уменьшение количества бактерий на два порядка величины в течение 5 минут.
Выводы
Итак, мы рассмотрели современные вопросы, касающиеся процессов пастеризации и стерилизации готовых продуктов и блюд. Водяной пар давно считается самой популярной средой для подогрева в процессах стерилизации пищевых продуктов, таких как консервирование при помощи закрытых автоклавов.
В прошлом количество обрабатываемых таким образом пищевых продуктов было ограничено из-за необходимости упаковки продуктов в жесткие контейнеры. В настоящее время коммерческая стерилизация в паровых автоклавах применяется при изготовлении все большего количества разных пищевых продуктов, в основном, благодаря появлению гибких пакетов, изготавливаемых из слоистого пластика, пригодного для обработки в автоклавах. Такие пакеты позволяют стерилизовать в паровых автоклавах тонкие упаковки жидких пищевых продуктов, которые при этом вращаются в вертикальной плоскости, что ускоряет перенос тепла внутрь упаковки.
Большинство автоклавов работают при температуре около 121°С, и мы обсудили, почему желательно использовать более высокие температуры: они позволяют получать стерильные продукты при меньших изменениях органолептических и питательных свойств продуктов. В настоящее время технологии UHT (процессы при сверхвысоких температурах) позволяют использовать водяного пара в продукт или продукта в емкость с паром. В обоих случаях продукт нагревается примерно до 150°С за очень короткое время (около трех секунд). К сожалению, природа таких процессов позволяет использовать их только при обработке жидких пищевых продуктов.
Наконец, степень тепловой обработки, требуемая с точки зрения безопасности, зависит от начального количества микробов в ингредиентах. Поскольку большинство мясных и овощных продуктов загрязнены микробами только на поверхности, обеззараживание поверхности водяным паром может позволить сократить время, необходимое для последующей тепловой обработки, что, в свою очередь, позволит сохранить качество конечного продукта.
