Принципы и методы консервирования плодоовощной продукции

В основе современных способов переработки плодов и овощей лежит комплекс факторов воздействия, направленных на регулирование микробиологических и биохимических процессов, протекающих в плодоовощном сырье.

В зависимости от способов воздействия на плодоовощное сырье и происходящих в нем процессов способы переработки условно делят на следующие группы: биохимические — квашение, соление, мочение, производство плодово-ягодных и виноградных вин; химические — консервирование веществами антисептического действия (сернистой и сорбиновой кислотами, пропионатами и др.) и маринование; физические — термостерилизация (при производстве консервов), сушка, замораживание, лучевая стерилизация и др.; физико-механические — обеспложивающая фильтрация, производство крахмала из картофеля и физико-химические — консервирование сахаром и солью.

Биохимические методы (квашение, соление, мочение — ацидоценоанабиоз). Это повышение кислотности среды, являющейся консервирующим агентом, в результате направленного культивирования определенных групп микроорганизмов. Плоды и овощи содержат достаточное количество углеводов в легкодоступной форме и все необходимые биологически активные вещества для развития комплекса молочнокислых бактерий, повышающих кислотность продукции до уровня, препятствующего развитию гнилостных бактерий, дрожжей и плесеней. Дополнительно при квашении и солении вносят осмофильный агент — поваренную соль, вызывающую плазмолиз клеток и диффузию клеточного сока. Кроме того, соль препятствует развитию гнилостных микроорганизмов на первых этапах гетероферментативного брожения.

Химические методы. К ним относятся маринование и химическая стерилизация.
Маринование (ацидоанабиоз) — повышение кислотности среды в продукции за счет введения кислоты. Жизнедеятельность каждого вида микроорганизмов возможна лишь в определенных границах рН среды, выше и ниже которых она угнетается. Для большинства плесневых грибов и дрожжей наиболее благоприятна слабокислая среда с рН 5...6. Большинство бактерий лучше растет в зоне рН 6,8...7,3, т. е. в нейтральной или слабощелочной среде. Губительное действие на микроорганизмы некоторых органических кислот, в том числе уксусной, может быть обусловлено не только неблагоприятной концентрацией водородных ионов, но и токсичностью недиссоциированных молекул кислоты. Установлено, что уксусная кислота в количестве 0,5...2,0 % оказывает бактерицидное действие. Микроорганизмы по-разному реагируют на разные виды кислот. Так, молочнокислый стрептококк прекращает размножаться в субстрате, содержащем молочную кислоту, при рН 4,7...4,4, а в присутствии уксусной — при рН 5,1...4,8.

Зная отношение микроорганизмов к кислотности среды и регулируя ее рН, можно подавлять или стимулировать развитие микрофлоры, что имеет практическое значение. Неблагоприятное действие кислой среды на гнилостные бактерии положено в основу хранения некоторых пищевых продуктов в маринованном и квашеном виде.

На указанном выше принципе основано производство маринованных плодов и овощей. Консервирующее действие только в результате повышения кислотности достигается при производстве острых маринадов, содержащих не менее 1,5...1,8 % уксусной кислоты. При необходимости получения менее острых маринадов, слабокислых (0,4...0,6 % уксусной кислоты) или кислых (0,61...0,90 %) применяется дополнительное консервирующее воздействие высокими температурами (пастеризация или стерилизация).
Химическая стерилизация (химоанабиоз) предусматривает применение химических веществ, обладающих в той или иной степени бактерицидными и фунгицидными свойствами, для предотвращения развития микроорганизмов в плодоовощных продуктах.

Физические методы. К ним относят замораживание, сушку, термостерилизацию, ультрафиолетовые лучи, ультразвук, электрический ток высокой и сверхвысокой частоты.

Замораживание (криоанабиоз) применяют как для хранения сырья с целью последующего его консервирования, так и как самостоятельный способ консервирования. Возможно быстрое замораживание только таких продуктов, биологические, химические и физические свойства которых при замораживании существенно не изменяются. Для замораживания используют здоровые, зрелые и качественные фрукты и овощи. Пригодность сырья к замораживанию желательно предварительно проверить.

Консервирующее действие замораживания основано на том, что при температуре ниже —10 °С микроорганизмы не могут развиваться. Даже психрофильные микробы, которые еще размножаются при температуре около — 5 °С, не могут при более низких температурах продолжать свою деятельность, и их обмен веществ практически прекращается. Замороженные плодоовощные продукты могут сохраняться в течение длительного времени и нетребовательны к виду тары и упаковки, но требуют специальных условий хранения и транспортирования на всех этапах единой холодильной цепи.

Сушка (ксероанабиоз) — консервирование плодоовощной продукции в результате частичного или полного обезвоживания. Сушка плодов и овощей относится к самым старым методам консервирования. Она основана на ограничении роста и развития микроорганизмов путем снижения содержания влаги в перерабатываемом сырье. Ряд растительных продуктов, например зерно или орехоплодные уже при уборке содержат небольшое количество влаги и способны к длительному хранению. В клетках большинства микроорганизмов содержится до 75...85 % воды; с водой поступают питательные вещества в клетку и удаляются из нее продукты жизнедеятельности. С понижением влажности субстрата интенсивность размножения микробов падает, а при удалении из субстрата влаги ниже необходимого для микробов уровня их размножение прекращается. По минимальной потребности во влаге для роста различают следующие микроорганизмы гидрофиты — влаголюбивые, мезофиты — средневлаголюбивы и ксерофиты — сухолюбивые. Бактерии в преобладающем большинстве гидрофиты. Многие плесневые грибы и дрожжи — мезофиты, но имеются также гидрофиты и ксерофиты. Обычно в высушенных овощах остается 12-14 % воды, плодах – 18-25 %.

Термостерилизация (абиоз). Под действием высоких температур
прекращают жизнедеятельность клетки микроорганизмов и сырья.
Продукты, полученные методом термической обработки в герметичной таре, принято называть консервами. В таком виде продукты
могут сохраняться длительное время.

В результате тепловой стерилизации продукции в ней происходя необратимые процессы коагуляции белка, изменения в протоплазм клеток, разрыв клеточной оболочки и наступает полная гибель растительных и микробных клеток. Тепловая обработка приводи к инактивации ферментного комплекса сырья, вследствие чего в растительных тканях прекращаются биохимические процессы.

Ультра фиолетовые лучи (УФ) (лучевая стерилизация) обладают
высокой энергией и вызывают фотохимические изменения в поглощающей их молекулах субстрата и клетках микроорганизмов. Наибольшим бактерицидным действием обладают лучи с длиной волны
250...260 пм. Эффективность воздействия УФ-лучей на микроорганизм зависит от дозы облучения. УФ-облучение рекомендуют использовать для дезинфекции воздуха холодильных камер, производственных помещений, в технологическом процессе при асептическом консервировании, для предотвращения инфицирования из вне при розливе, фасовании и упаковке пищевых продуктов; для обеззараживания тары и упаковочных материалов. для стерилизации плодоовощных консервов его не применяют из-за низкой проникающей способности лучей. Считают возможным применение УФ-лучей при стерилизации плодоовощных соков и вин в тонком слое.

Ультразвук (УЗ) — это механические колебания с частотами более 20 кГц (более 2000 кол/с), которые находятся за пределом слышимости человека. УЗ-волны могут распространяться в твердых, жидких и газообразных средах и обладают большой механической энергией. С помощью УЗ можно вызвать распад высокомолекулярных соединений, коагуляцию белков, инактивацию ферментов, разрушать частично или полностью многоклеточные и одноклеточные организмы, в том числе и микроорганизмы.
УЗ находит все большее применение в различных отраслях промышленности, в том числе ин пищевой. Разработаны установки для мойки и стерилизации стеклянной тары, предложены технологии по стерилизации воды, жидких пищевых продуктов, в том числе соков и вин.

Электрический ток высокой (ВЧ) и сверхвысокой частоты (СВЧ) — один из видов тепловой стерилизации. Прохождение коротких и ультракоротких электромагнитных волн через среду вызывает в ней появление переменных токов высокой и сверхвысокой частоты. В электромагнитном поле электрическая энергия преобразуется в тепловую.

ВЧ-обработку для стерилизации консервов проводят при радиочастотном диапазоне 20... 30 МГц. Более эффективным считается сверхчастотный нагрев при частоте 2400 МГц, при котором можно проводить непрерывную стерилизацию в потоке. При СВЧ-обработке физические свойства продукта, размеры банки и другие параметры стерилизуемой продукции мало влияют на режим генератора микроволновой энергии. Благодаря специфическим особенностям этого способа стерилизации его применение перспективно для термической обработки плодово-ягодных консервов. По сравнению с обычной паровой стерилизацией значительно сокращается время нагревания (1...3 мин) и улучшаются потребительские свойства готового продукта: аромат, вкус, консистенция, цвет и биологическая ценность (лучше сохраняются витамины). Внедрение указанных видов обработки сдерживается из-за сложности оборудования и контроля температурных параметров технологического процесса. Механизм воздействия на микрофлору ВЧ- или СВЧ-энергии до конца не изучен. Гибель клетки наступает в результате теплового эффекта, но некоторые ученые считают, что существует специфическое воздействие электромагнитных волн. для каждого вида продукта должны быть разработаны свои режимы стерилизации, так как микрофлора по составу и чувствительности сильно различается.

Физико-механический способ (обеспложивающая стерилизация). Этот метод основан на пропускании под давлением прозрачного продукта через фильтры, размер пор которых меньше размера клеток микроорганизмов. Следовательно, происходит механическое выделение клеток микроорганизмов из среды жидкого пищевого продукта. Отсутствие тепловой обработки позволяет максимально сохранить все биологически активные вещества. Однако при использовании бестемпературной стерилизации в продукте остаются активные комплексы ферментов, которые влияют на его цвет, вкус и аромат при хранении. Поэтому продукт перед стерилизацией все равно подвергают обработке, направленной на инактивацию ферментов.

Физико-химический способ (консервирование сахаром — осмоанабиоз). Происходит в результате повышения осмотического давления субстрата. В природе микроорганизмы встречаются в субстратах с разным содержанием растворенных веществ, следовательно, и с разным осмотическим давлением. Многие микроорганизмы чувствительны даже к небольшому повышению концентрации среды. Повышение концентрации среды выше определенного предела вызывает обезвоживание клеток, при этом поступление в них питательных веществ приостанавливается. В таком состоянии одни микроорганизмы могут длительно сохраняться, другие же быстро погибают. Производство варенья, джема, повидла и цукатов основано на способности сахара повышать осмотическое давление, что приводит к плазмолизу растительных тканей и частичной гибели микроорганизмов. Микроорганизмы, устойчивые к высоким концентрациям сухих веществ в субстрате, обычно переходят в анаболитическое состояние и теряют способность к размножению. Однако при хранении указанных видов продуктов они могут и заплесневеть, и забродить за счет развития осмофильных дрожжей и плесеней. Поэтому наиболее эффективно комбинированное консервирование путем применения осмофильного воздействия сахара и температуры (стерилизации или пастеризации).

Дата добавления: 2014-01-07