5 Основы консервирования пищевых продуктов.
Человек удовлетворяет свою потребность в основных питательных веществах, питаясь продуктами животного и растительного происхождения. Эти продукты отличаются по содержанию белков, жиров, углеводов, минеральных веществ, витаминов, влаги, а также по характеру и интенсивности изменений их качественных показателей при хранении. По стойкости хранения продовольственные продукты делятся на две основные группы: более стойкие, способные длительное время сохраняться в обычных условиях, и менее стойкие – скоропортящиеся. Поэтому методы хранения должны быть строго дифференцированы применительно к особенностям каждого продукта. Основные продукты питания человека – мясо, рыба, молоко, яйца, овощи, фрукты – относятся к скоропортящимся продуктам. Высокое содержание влаги в этих продуктах создает условия для интенсивного развития микробиологических и биологических (ферментативных) процессов. Под действием микроорганизмов и тканевых ферментов происходит процесс распада сложных органических веществ, являющийся основной причиной порчи пищевых продуктов.
Ферменты присутствуют во всех живых клетках. По химической природе – это белки. Они играют роль катализаторов и регуляторов всех превращений веществ в организме. Из множества тысяч реакций, протекающих в живой клетке, каждый фермент ускоряет лишь одну или несколько однотипных. Благодаря этому, в живой клетке поддерживается строго упорядоченный обмен веществ, без которого невозможна жизнь. В неживой клетке под действием ферментов происходят реакции распада веществ.
Ферменты сильно реагируют на изменения внешней среды. Наиболее высокая активность каждого фермента проявляется при определенных температуре, влажности, кислотности и др. параметрах среды. Это позволяет регулировать активность ферментов и, соответственно, катализируемых ими реакций.
Микроорганизмы – это мельчайшие живые организмы, состоящие, в основном, только из одной клетки. Почти все микроорганизмы принадлежат к низшим растительным организмам. К ним относятся бактерии, грибы (плесени), дрожжи. Есть микроорганизмы, относящиеся к низшим животным (протисты или протозоа). Микроорганизмы широко распространены в природе благодаря их высокой выносливости, способности к быстрому размножению и легкой приспосабливаемости к теплу и холоду, недостатку влаги и пр. Однако активность их существенно зависит от изменяющихся физических, химических и биологических внешних факторов.
6 понятие холодильной обработки и холодильного хранения.
Лучшим способом консервирования является холодильная обаботка, кот. обеспечивает длительное хранение продуктов с наименьшими потерями пищевой ценности и массы. Цель холодильной обработки - изменение температуры. Она включает процессы: охлаждения, подмораживания, замораживания, домораживания, отепления и размораживания. Охлаждение – процесс отвода теплоты от продукта с понижением его температуры не ниже криоскопической (температура начала замерзания тканевого сока). Подмораживание – процесс отвода теплоты с понижением температуры несколько ниже криоскопической, сопровождающийся частичной кристаллизацией влаги в поверхностном слое. Замораживание – процесс отвода теплоты с понижением температуры значительно ниже криоскопической. При замораживании большая часть тканевой жидкости превращается в лёд. Домораживание – понижение температуры продукты до заданного уровня при отводе теплоты от частично замороженного продукта. Отепление – подвод теплоты к охлаждаемому продукту с повышением температуры до температуры окр. среды или чуть ниже, с целью исключения конденсации влаги на пов-ти продукта. Размораживание – подвод теплоты к замороженному продукту с целью декристаллизации содержащегося в нём льда. Холодильное хранение – хранение продукта в охлаждённом, подмороженном, замороженном состоянии. Основная задача процесса – сохранение продукта с минимальными потерями массы и питательной ценности.
7 Охлаждающая среда-среда, соприкасаясь с которой продукт отдает теплоту. Охлаждающие среды могут быть газообразными, жидкими и твердыми. К охлаждающим средам предъявляется ряд требований: они не должны снижать товарного вида продуктов, не иметь запаха, быть нетоксичными, не оказывать химического воздействия на продукты и оборудование. Газообразные охлаждающие среды. Наибольшее распространение получила воздушная среда (атмосферный воздух). Атмосферный воздух – это газовая смесь сухого воздуха и водяных паров. В состав сухой части атмосферного воздуха входят азот (78%), кислород (21%), углекислый газ (0,02÷0,03%), а также аргон, неон, гелий, водород и др. Смесь сухого воздуха с водяными парами называется еще влажным воздухом. В качестве охлаждающей среды может использоваться как чистый атмосферный воздух, так и регулируемая газовая среда (РГС) – смесь воздуха с углекислым газом (содержание СО2 составляет 6÷10%), сернистым газом SО2 и пр. Жидкие охлаждающие среды обладают большей теплопроводностью и теплоемкостью, чем газообразные, поэтому их применение существенно сокращает продолжительность холодильной обработки продуктов. Наиболее распространенная жидкая охлаждающая среда–вода. Охлаждение продуктов в жидкой холодной среде производится методами погружения и орошения. При контакте с продуктом вода должна быть чистая, безупречная с санитарной точки зрения. Чистая вода не может быть использована для понижения температуры продукта ниже 0 оС, т.к. при такой температуре она превращается в лед. Используют также слабые солевые растворы. Добавление соли к воде позволяет понизить температуру ее замерзания. Чаще всего применяют 2÷4% раствор поваренной соли в пресной воде. Широкое применение в качестве охлаждающей среды на рыболовецких судах получила морская вода. В 1л морской воды растворено примерно 35 г солей, из которых 27,2 г NaCl и 3,8 г MgCl2. Для замораживания продуктов применяют водные растворы солей высокой концентрации (рассолы). Наиболее часто применяют растворы хлорида натрия NaCl (ξ=23,1%) и хлорида кальция СaCl2 (ξ=29,9%). Раствор NaCl – дешев, нетоксичен, обладает высокой теплопроводностью и низкой вязкостью, позволяет понизить температуру продуктов до минус 20оС, однако обладает высокой коррозионной активностью, при непосредственном контакте с продуктами частично их просаливает. Раствор СaCl2 в сравнении с раствором NaCl обладает меньшей коррозионной активностью, более низкой температурой замерзания (минус 55 оС), однако более дорогой и токсичный, имеет более низкую теплоемкость и более высокую динамическую вязкость. Меньшей токсичностью и коррозионной активностью обладают гликоли – водные растворы жидкостей, имеющих низкую температуру замерзания. Наиболее широкое применение находят этиленгликоль и пропиленгликоль. Однако такие среды, по сравнению с рассолами, более дорогие, более вязкие и менее теплопроводные. Применяются также и жидкие криогенные среды, наиболее часто – жидкий азот. Это среды, имеющие очень низкую температуру нормального кипения. При атмосферном давлении он кипит при температуре минус 195,6 оС. В такой среде методом орошения или погружения можно заморозить продукт за несколько секунд. Твердые охлаждающие среды обычно применяют в системах безмашинного охлаждения для понижения температуры воздуха в камерах холодильной обработки и хранения, а также при транспортировке продуктов.
Водный лед получают из пресной воды путем замораживания в зимний период года за счет низких температур наружного воздуха (естественный водный лед) либо в специальных аппаратах – льдогенераторах – независимо от времени года (искусственный водный лед).
Добавлением соли к замораживаемой воде можно получить ?«рассольный лед» лед из морской воды.
При смешении водного льда с солью – льдосоляную смесь. Такие среды имеют температуру плавления ниже 0 оС, зависящую от вида и концентрации соли, и широко используются для замораживания продуктов.
Сухой лед (твердый диоксид углерода СО2) свое название получил из-за того, что при атмосферном давлении из твердого состояния переходит в газообразное, минуя жидкую фазу, т.е. сублимирует. Температура сублимации при атмосферном давлении минус 78,5 оС. Такая среда является дорогостоящей, однако низкая температура сублимации и отсутствие необходимости в канализационных коммуникациях обусловливает ее преимущество при использовании в системах безмашинного охлаждения.
8 Сущность процесса охлаждения заключается в понижении температуры продукта посредством теплообмена с охлаждающей средой, не сопровождающемся льдообразованием. В качестве охлаждающих сред используют воздушную среду, воду (ледяную), лед и снег.
Процесс охлаждения протекает теоретически согласно закону Фурье о теплопроводности твердых тел: cначала охлаждаются поверхностные слои, затем охлаждение постепенно распространяется вглубь тела. По истечении некоторого времени τох температура всех частей тела выравнивается и становится равной температуре охлаждающей среды tср. Скорость охлаждения уменьшается на протяжении всего процесса, если температура и другие параметры среды не меняются. В начале процесса охлаждение протекает быстрее, чем в конце, т.к. разность температур между продуктом и средой (tпр - tср) в начальный период самая большая.
Динамика изменения температуры продукта в процессе охлаждения представлена на рисунке 2.
Рисунок– Динамика процесса охлаждения
За характерную температуру продукта принята температура в толще, для мясных туш – на глубине 6 см в толще бедра, для птицы – на глубине 4 см в толще грудной мышцы. Предельной температурой процесса охлаждения является криоскопическая температура. Продукт можно считать охлажденным, если его характерная температура достигла 4оС, тогда на поверхности продукта она будет близкая к криоскопической.