Фізичні та хімічні методи консервування - Технологія консервування
їжа консервант продукт полісахарид
Консервування - це обробка продуктів спеціальними методами з метою запобігання їх від псування. В результаті консервування продукт набуває здатності зберігатися тривалий час. З усіх відомих принципів консервування для виробництва марочних консервів використовують два: абіоз та анабіоз. Консервування за принципом абіозу засноване на повному знищенні мікроорганізмів, що знаходяться в продукті (стерилізація). Консервування за принципом анабіозу полягає у придушенні мікробіологічних процесів хімічними чи фізичними засобами.
Консервування полягає в припинення біохімічних процесів, придушенні фітопатогенної мікрофлори та ізоляції продукту від довкілля, тобто. від вторинного занесення мікрофлори, контакту з киснем повітря, і навіть світлом. Методи консервування поділяють на фізичні, мікробіологічні та хімічні.
До фізичних методів відносять:
- теплову стерилізацію – основний промисловий метод консервування;
- Створення високої концентрації цукру, солі, висушування, осмотичного тиску;
- стерилізацію заморожуванням за низької негативної температури;
- стерилізацію опроміненням - ультрафіолетовим, високочастотним та іншими променями;
- стерилізацію за допомогою фільтрів, що знешкоджують.
До мікробіологічних методів, заснованих на накопиченні молочної кислоти та спирту, відносять: квашення та соління, мочення плодів та овочів, виноробство.
До хімічних методів, заснованих на застосуванні антисептиків відносять: сульфітацію, застосування бензойної та сорбінової.
Консервування, як будь-яке розумне втручання, яке застосовують до сировини при складуванні, неруйнує його природні властивості. При цьому треба приділити увагу й іншим найближчим завданням, таким як, наприклад, збереження харчової цінності, збереження найважливіших органолептичних властивостей – виду, запаху, смаку та консистенції – та найбільші обмеження втрат найважливіших складових речовин, насамперед вітамінів. Такого ефекту можна досягти різними способами. Кожен спосіб консервування має свої переваги та недоліки, деякі мають свої специфічні особливості, інші вимагають обов'язкового набору продуктів.
Консервування нагріванням, термостерилізацією прямо пригнічує активність бактерій фізичним методом, впливом тепла. Насправді відома пастеризація, коли він діє нагрівання до 100°С. Таким нагріванням пригнічують активність вегетативної форми мікроорганізмів та звичайних хвороботворних зародків. Вигідним є використання при консервуванні кислих продуктів, тому що в такому середовищі не можуть розвиватися спороносні мікроорганізми і не можуть прорости суперечки. Стерилізацію, тобто. дія нагріву вище 100°С, використовують при консервуванні некислих консервів. Таким нагріванням можна знищити спороносні та анаеробні мікроби. Крім високої температури при стерилізації мають вирішальне значення та час впливу температури. Зазвичай вважають, що чим нижче температура, тим більше часу потрібно для досягнення повної стерилізації і при високих температурах досягається повніша, глибока і повноцінна обробка. На режим стерилізації ще може впливати вихідна зараженість сировини, кислотність виробу, вологість середовища, де знаходяться мікроорганізми.
Консервування квашенням, соленням та спиртуванням. Пригнічення розвитку мікроорганізмів досягається добавкою значної кількості хімічно чистих речовин, які зазвичай бувають складовими.частинами продуктів і тому не вважаються чужорідними речовинами.
Квашення. Йдеться про консервування кислотами, що містяться у великій кількості у фруктах або одержуються при звичайному біологічному процесі - квашенні. Сюди можна віднести кислоту лимонну, виноградну, яблучну та молочну. З практичної точки зору найчастіше застосовують слабке окиснення до концентрації 1,5% кислот при виробництві компоту та овочів у кислій заливці. Також готують продукти під час консервування нагріванням до температури 100°С, тобто. пастеризації. Далі іноді використовують комбінації молочної та оцтової кислот у співвідношенні 2:1 з концентрацією 2 % при консервуванні молочним бродінням.
Соління. Консервуюча дія кухонної солі (NaCl) проявляється при концентраціях щонайменше 10%, деякі мікроорганізми переносять концентрацію до 30%. На практиці застосовують нижчі концентрації солі в комбінації із квашенням при консервуванні овочів. Сіль як самостійний консервант застосовують тільки при збереженні овочів у солі. Пошатковані та порізані овочі пересипають сіллю. Аналогічно розтирають часник із сіллю. Готова продукція повинна містити до 20% солі та зберігатись у сухому прохолодному місці.
Спиртування. Етанол (етиловий спирт C2H5OH) зупиняє при концентрації 15% діяльність мікроорганізмів. Насправді це застосовують при приготуванні фруктів у спирті. Використовують чистий, неденатурований спирт не менше 60%, підсолоджений для покращення смаку 5% цукру (цукор не чинить консервуючої дії). Фрукти, що застосовуються, повинні бути свіжими, неушкодженими і не перезрілими, інакше в спирті вони будуть розм'якшуватися і розкладатися.
Консервування зниженням вологості. Зниженням рухливості води у продуктах при небажаних процесах можна створитисередовище, непридатне для вегетації бактерій. Забирання води проводять або висушуванням або підвищенням вмісту необхідних речовин: згущенням, підсолоджуванням. Мікроорганізми при цьому способі консервації переважно зберігаються. При зберіганні продуктів, приготовлених таким чином, треба стежити, щоб вологість, перш за все, поверхні продуктів, які не бувають досить герметично закриті, дорівнювала вологості навколишньої атмосфери. При нормальних температурах зберігання 20°С критична відносна вологість повітря приблизно для бактерій становить 95%, для цвілі - 75%, для осмофільних дріжджів - 60%.
Згущення. Згущення - це часткове випаровування води із продуктів. Концентруванням нерозчинних речовин продуктів створюють середовище, непридатне для вегетації мікроорганізмів. Фруктові концентрати містять зазвичай 50-70% сухої речовини, овочеві - 25-50% сухої речовини. При низьких концентраціях необхідно застосовувати подальше консервування, наприклад, квашіння, зацукровування, при необхідності стерилізацією. Сировину при згущенні спочатку віджимають або протирають. Для збереження органолептичних (смак, запах, колір) та біологічних (вітаміни) властивостей його вигідніше згущувати за низьких температур, в основному за рахунок зниження тиску в автоклавах, і якнайшвидше. У домашньому господарстві зазвичай практикують пряме нагрівання до температури, наближається до кипіння. За таких температур виявляється висока протимікробна дія, що призводить до практичної пастеризації. Навпаки, великі зміни зазнає фарбування. Фруктові та овочеві пюре необхідно при згущенні помішувати, щоб вони не пригоряли.
Консервування зниженням температури. Зі зниженням температури уповільнюються біохімічні та мікробіологічні процеси. При температурах нижче 0°Сзамерзає вода у фруктах та овочах, що дуже нагадує висушування середовища. Консервуюча дія скрізь, але тимчасова. У холоді лише уповільнюються деякі процеси розкладання.
Охолодження. Охолодженням можна продовжити зберігання фруктів та овочів лише на короткий час. Насправді це використовують лише за тривалому складуванні сировини перед обробкою. Температури складування повинні бути мінімальні найближче розташовані над точкою замерзання. З точки зору придушення всіх біохімічних реакцій вигідно складувати при низьких температурах і готові продукти. Краще зберігаються їх природні та органолептичні властивості.
Заморожування. При заморожуванні фрукти та овочі охолоджують нижче за температуру, яка призводить до їх замерзання. Точка замерзання залежить від сорту, різновиду та укладання. Якщо заморожування не проходить досить швидко, у плодах можуть утворитися кристали, які руйнують їхні клітини та тканини. До аналогічних змін призводить до витікання соку. Розморожені продукти піддаються дуже швидкому псуванню. Для довготривалого зберігання продуктів протягом декількох місяців необхідно продукти досить швидко заморозити до температури нижче -20°С і тривалий час зберігати при температурі близько -18°С.
Консервування біологічної обробки середовища. Консервуюча дія досягається обробкою середовища біологічним шляхом та вигідним використанням діяльності деяких мікроорганізмів. Виникають консервуючі речовини, потім у високих концентраціях заглушають і дію своїх творців.
Молочнокисле бродіння. Дія молочнокислих бактерій призводить до перетворення деяких сахаридів на молочну кислоту або деякі інші, менш бажані речовини (переважно, кислоти: оцтову, масляну, етанол, CO2).Цей спосіб є класичним при консервації овочів. Зазвичай кислі фрукти не піддають молочнокислому або спиртовому бродіння, тому що вони містять мало цукристих та білкових речовин, необхідних для бродіння. Час бродіння значно залежить від температури, за якої воно відбувається. При температурах близько 20 ° С бродіння проходить за 4-8 днів, в холодніший передзимовий сезон при температурах близько 15 ° С за 3-4 тижні. Низькі температури сприяють збільшенню часу квашення, що з тривалому зберіганні продуктів вигідніше.
Спиртове бродіння. Дія дріжджових грибків роду Saccharomyces призводить до розкладання деяких, так званих моносахаридів, що прямозброджуються, на етанол і вуглекислий газ CO2. Цей спосіб є класичним при виробництві фруктових та виноградних вин та при виробництві самогону. Наступним за важливістю після консервування фруктів вважається виробництво вин. При цьому спочатку із фруктів отримують сік, сусло, яке у вихідному стані або після відповідної обробки (розведення, підсолоджування) зброджують. Оптимальною початковою концентрацією цукру є 8 – 20%, найбільше 30%. Окрім цукру для бродіння бувають потрібні і мінеральні поживні речовини. Для цього рекомендують розбавлені соки покращувати розчином солей азоту та фосфору. Оптимальна кислотність сусла становить 0,3 - 0,8% у перерахунку на лимонну кислоту. Оптимальна температура бродіння 15 – 20°С. Сусло зазвичай починає бродіння через мікрофлору, яка присутня на фруктах. Також можна використовувати закваску, приготовану із чистих культур дріжджів, згідно з вказівками виробника. Сусло протягом 2 – 3 днів закидає, після чого бродить у теплому місці близько 6 – 8 днів. Якщо процес йде у малих, замкнутих обсягах, необхідно обережно випускатизвільнений CO2. Бродіння зупиняється або при зброджуванні всього цукру або при досягненні концентрації етанолу приблизно 15%. Тільки-но вино досить очиститься - дріжджові грибки осядуть на дно - його необхідно злити. Якщо осад у вині перетримати понад 5 днів – це значно знизить його якість.
Оцтове бродіння. Дія оцтових бактерій призводить до перетворення етанолу на оцтову кислоту (СН3СООН). Ця обставина використовується при виробництві оцту. Приблизно 10% розчин етанолу з 1 - 2% оцтовою кислотою при постійному інтенсивному продуванні повітрям при температурі 30°З зброджується в оцет. Вихід складає 90%.
Консервування хімічної обробки середовища. Обробка середовища - зазвичай надання більшої чи меншої кількості здатних до хімічного впливу речовин - призводить до пригнічення різних мікробів у продуктах. При цьому не відбувається знищення суперечки. Зазвичай відбувається припинення або обмеження життєдіяльності та вегетації колоній мікроорганізмів, що перешкоджає їх розмноженню. Вплив реагенту залежить від його активності, діючих умов середовища та концентрації. Основним недоліком цього способу консервування є добавка нової, з погляду продуктів, чужорідної речовини. Деякі раніше використовувані хімікалії виявилися шкідливими здоров'ю речовинами та його використання як консервантів неприпустимо (саліцилова кислота), інші призводили до небажаним змін органолептичних властивостей, тобто. смаку, забарвлення, запаху та консистенції. Загальне використання хімічних консервантів стали обмежувати і там, де це технічно та виробничо можливо, застосовують найвигідніші способи консервації, переважно пастеризацію та стерилізацію. У промислову продукцію можуть бути покладені хімічніконсерванти разом з іншими, при цьому їхня концентрація обов'язково вказують. З чистих хімікалів для цілей консервації використовують переважно двоокис сірки, бензойну кислоту, мурашину та сорбінову кислоти.
Список консервантів, дозволених у Європейському Союзі для застосування у харчових продуктах: