Холодильная обработка клюквы

Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования

«Астраханский государственный технический университет»

Институт рыбного хозяйства,

биологии и природопользования

Кафедра «Технология, товары

и товароведение»

Сквозное задание по дисциплине

«Холодильная технология»

на тему:

«Холодильная обработка клюквы»

Выполнила:

студентка гр. ДРТТ-31/2б

Куликова В.В.

Проверила:

Мижуева С.А.

Астрахань 2013 г.

Содержание

Введение

Актуальность темы. В последние годы большое внимание уделяется изучению биологически активных компонентов дикой флоры. Ценность дикорастущих растений состоит в том, что они имеют относительно высокую приспособленность к условиям окружающей среды и проявляют иммунитет ко многим заболеваниям. В связи с этим дикоросам присущи наиболее стабильные урожаи, а по содержанию многих биологически активных веществ (БАВ) и пищевой ценности превосходят культурные сорта. Ягоды клюквы широко применяются в народной медицине в качестве жаропонижающего, мочегонного, стимулирующего и тонизирующего средства, для профилактики простудных заболеваний и повышения иммунитета, а также при раковых заболеваниях [2, 23, 13].

Кроме того, дикорастущие ягоды, в отличие от культивируемых в период роста, не обрабатываются химическими препаратами. В целях обеспечения населения экологически чистыми продуктами диетического и лечебно-профилактического назначения возникает необходимость разработки высокоэффективных технологий быстрого замораживания  клюквы, что позволит получить продукт, отвечающий по качеству мировым стандартам, скомпенсирует существующий дефицит, связанный с ограниченной географической зоной их произрастания [23].

Целью данной работы является изучение холодильной обработки клюквы. Исходя из указанной цели, можно выделить частные задачи, поставленные в приведённой работе:

1. Для определения оптимальных условий хранения клюквы рассмотреть как внутренние, так и внешние факторы, влияющие на процесс хранения. К внутренним факторам относятся структура продукта и его химический состав, факторы, способствующие хранению и способ обработки продукта, к внешним – температура, влажность воздуха, воздухообмен, освещение и прочие.

2. Исследование состава, структуры и свойств клюквы, изучение процессов, протекающих в клюкве при хранении, замораживании и размораживании, эффективное регулирование этих процессов в желательном направлении посредством изменения температуры и других факторов.

3. Разработка способов внешнего воздействия при холодильной обработке и хранении, а также наиболее благоприятных режимов осуществления таких процессов в соответствии с важнейшими особенностями клюквы и свойственной ей изменениям при хранении.

1. Химический состав и пищевая ценность.

С практической точки зрения в плодах клюквы наибольшее значение уделяется содержанию сахаров, органических кислот, пектиновых веществ и витаминов.

Из кислот в ягодах преобладает лимонная кислота, также присутствуют бензойная, хинная, урсоловая, хлорогеновая, яблочная, олеаноловая, γ-окси-α-кетомасляная, α-кетоглутаровая. В следовых количествах — щавелевая и янтарная. Эти кислоты содержатся в небольшом количестве, однако их наличие в большой степени определяет биологические и технологические свойства ягод. Некоторые кислоты, в первую очередь бензойная, а также хлорогеновая, обладают антисептическим действием и наряду с другими факторами обусловливают хорошую способность к хранению ягод и продуктов переработки, применение их в медицине, а также устойчивость к повреждению грибами и бактериями.

Из сахаров основное место занимают глюкоза и фруктоза, значительно меньше сахарозы. Из группы полисахаридов наибольшее практическое значение имеют содержащиеся в значительном количестве в ягодах клюквы пектины. Плоды клюквы богаты витамином С, в этом приравниваясь к апельсинам, лимонам, грейпфрутам, землянике садовой. Из других витаминов плоды содержат А, Е, B1, B2, B5, B6, PP и т.д. Клюква является ценным источником витамина K1 (филлохинон), не уступая капусте и землянике [9].

Из других веществ в составе плодов отмечается бетаин и биофлавоноиды: антоцианы, лейкоантоцианы, катехины, флавонолы и фенолокислоты, а также макро- и микроэлементы: значительное количество калия, меньше фосфора и кальция. С практической точки зрения в плодах клюквы наибольшее значение уделяется содержанию сахаров, органических кислот, пектиновых веществ и витаминов.

Валовой химический состав компонентов, содержащихся в 100 г. клюквы представлен в таблице 1.

Таблица 1

Валовой химический состав компонентов клюквы

1. Расчёт калорийности по формуле.

Энергетическая ценность, или калорийность — это количество энергии, высвобождаемой в организме человека из продуктов питания в процессе пищеварения. Энергетическая ценность продукта измеряется в кило-калориях (ккал) или кило-джоулях (кДж) в расчете на 100 гр. продукта.

В 100 граммах клюквы по различным литературным источникам содержится около 28 - 46 кКал. Если суточная энергетическая ценность рациона питания составляет 2100 ккал, то рассчитаем калорийность по формуле, чтобы узнать суточную потребность в клюкве.

Б*К1+У*К2+Ж*К3=0.5*4,1+0.1*4,1+3,7*9,3=36,87 ккал

К1=4,1 Ккал/1г

К2=4,1 Ккал/1г

К3=9,3 Ккал/1г

Так как калорийность клюквы в процентах от нормы составляет 1,76,то

для удовлетворения в суточной потребности нужно 5695,7 г, что доказывает, то что калорийность у клюквы низкая.

2. Расчёт аминокислотного скора по лимитирующей аминокислоте

При изучении потребительских свойств особое внимание должно уделяться оценке биологической ценности белков продовольственных товаров по аминокислотному составу.

Белки являются наиболее ценным компонентом пищи, так как участвуют в важнейших функциях организма. Основное же значение белков заключается в их незаменимости другими пищевыми веществами. В организме человека белки пищи расщепляются до аминокислот, определенная часть их расщепляется до органических кетокислот, из которых в организме вновь синтезируются новые аминокислоты, а затем необходимые организму белки. Это так называемые заменимые аминокислоты. Однако 8 аминокислот, а именно — изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, фенилаланин, триптофан и валин, не могут образовываться в организме взрослого человека из других аминокислот и поступают в его организм только с пищей. Эти аминокислоты называют незаменимыми. Для грудных детей дополнительно считаются незаменимыми гистидин и цистин. При недостатке незаменимых аминокислот задерживаются рост и развитие человека.

Одной из важнейших характеристик потребительских свойств пищевого продукта является показатель биологической ценности.

Биологическая ценность — показатель качества пищевого белка, отражающий степень соответствия его аминокислотного состава потребностям организма в аминокислотах для синтеза белка.

Для оценки биологической ценности продуктов применяются различные методы, одним из которых является сравнение состава незаменимых аминокислот белка данного продукта с соответствующим аминокислотным составом так называемого идеального белка. Такой метод получил название метод аминокислотного скора.

 Аминокислотный скор – это показатель биологической ценности белка, представляющий собой процентное отношение доли определенной незаменимой аминокислоты в общем содержании таких аминокислот в исследуемом белке к стандартному (рекомендуемому) значению этой доли. В качестве "идеального" белка может быть использован белок белка куриного яйца, коровьего или женского молока. Однако чаще в качестве "идеального" используют гипотетический белок, предложенный ФАО/ВОЗ. В 1г такого белка содержится следующее количество незаменимых аминокислот:

Изолейцин – 40 мг.

Лейцин - 70 мг.

Лизин – 55 мг.

Треонин – 40 мг.

Триптофан – 10 мг.

Валин – 50 мг.

Метионин + цистеин – 35 мг

Рассчитаем аминокислотный скор для белка клюквы:

АКскор=(мг аминокислоты в 1г белка)/( мг аминокислоты в 1 г идеального белка)* 100

АКскор (по триптофану)=0,003/10 * 100=0.03 %

АКскор (по лизину)= 0,04/55 * 100=0.073%

АКскор (по валину)=0,045/50*100=0.09%

АКскор (по изолейцин)= 0,03 /40=0,075 %

АКскор (по лейцину)= 0,05/70 * 100= 0,071 %

АКскор (по треонину)= 0,03/40 * 100= 0,075 %

АКскор (метионин + цистеин)= (0,01+0,003)/35=0,037 %

Аминокислота, скор которой имеет самое низкое значение в белке, называется первой лимитирующей аминокислотой, в данном случае, такой аминокислотой является триптофан.

1.4. Содержание белков

Белковых веществ в ягодах брусники и клюквы сравнительно мало [9, 26], поэтому азотистые вещества растительного сырья мало привлекают исследователей. Азотсодержащие соединения в пересчете на общий азот присутствуют в бруснике и клюкве также в сравнительно небольшом количестве [9,19]. Содержание незаменимых, заменимых и условно незаменимых аминокислот содержащихся в ягодах клюквы приведены в таблицах 2, 3, 4.

Таблица 2

Незаменимые аминокислоты

Таблица 3

Заменимые аминокислоты

Таблица 4

Условно незаменимые аминокислоты

5. Содержание жиров и жирных кислот

Содержание жиров и насыщенных и ненасыщенных жирных кислот, стеролов, содержащихся в ягодах и кожицах клюквы приведены в таблицах 5, 6,7.

Таблица 5

 Содержание жиров и жирных кислот

Таблица 6

Ненасыщенные жирные кислоты

Таблица 7

Стеролы

6. Содержание углеводов

Содержание углеводов в ягодах клюквы представлены в таблице 7.

Таблица 7

Содержание углеводов

2. Пищевая и биологическая ценность клюквы

Пищевая ценность ягоды клюквы определяется, прежде всего, теми биологически активными веществами, которые играют важную роль в физиологии питания и восстановлении организма.

Однако полезные свойства растений не исчерпываются одним наличием абсолютных количеств тех или иных биологически активных веществ. Ценность их возрастает во много раз благодаря тому, что присутствующие в растении вещества образуют биологические комплексы, действующие во взаимоусиливающем направлении. Так, одновременное присутствие и оптимальное сочетание в ягодах витаминов РР и С обеспечивает условия благоприятного проявления в организме биологического действия этих веществ. Установлена роль флавоноидов, как естественных стабилизаторов витамина С. Объясняется это тем, что аскорбиновая кислота образует с флавоноидами (таннином и галловой кислотой) соединения, которые более стабильны, чем аскорбиновая кислота. Витамин С, содержащийся в клюкве, является общепризнанным антиоксидантом, значение которого для организма сложно переоценить. Аскорбиновая кислота принимает участие в непрерывно происходящих в живой клетке окислительно-восстановительных процессах, и её рассматривают как мощный стимулирующий фактор для укрепления иммунной системы, повышающий устойчивость организма к агрессивному воздействию окружающей среды [9].

В последнее время показана ценность клюквы как важного источника филлохинона (витамина К1), дефицит которого влечет за собой нарушение процессов образования протромбина крови. По содержанию филлохинона клюква не уступает таким хорошо изученным его источникам, как капуста, земляника и др [9].

Фруктовые кислоты благоприятно влияют на жировой обмен и активизируют деятельность пищеварительного тракта. Они не повышают кислотную нагрузку на организм человека, поскольку в процессе обмена веществ быстро окисляются. Благодаря наличию фенолокислот (бензойной, коричной, хлорогеновой), ягода клюквы обладают бактерицидными и антибактериальными свойствами. Кроме того, бензойная кислота – это природный антиоксидант. Также существенна её роль в укреплении клеток мембран в организме. Крупноплодная клюква по уровню накопления бензойной кислоты превосходит клюкву болотную. Существенное влияние на количество бензойной кислоты оказывают эдафические условия произрастания, погодные особенности вегетационного периода и ряд других факторов [9,15]. Преобладающими кислотами клюквы является лимонная и яблочная. При этом анализируя литературные данные можно отметить их вариабельность в зависимости от вида, времени сбора, места произрастания ягод. В клюкве самое  высокое содержание лимонной кислоты отмечено в ранние сроки сбора ягод клюквы (конец первой декады августа) – 4.5 г. В последующие сроки сбора ее содержание уменьшается до 1.8 и 2.6 г/100 г [17]. Количественными анализами, проводившимися рядом зарубежных и отечественных исследователей, установлено, что в бурой бруснике содержание бензойной кислоты составляет 38 мг, клюкве болотной – 39 мг, в зрелых соответственно 158 мг и 63 мг. Крупноплодная клюква по уровню накопления бензойной кислоты превосходит клюкву болотную. Существенное влияние на количество бензойной кислоты оказывают эдафические условия произрастания, погодные особенности вегетационного периода и ряд других факторов [9].

Тритерпеновые кислоты - урсоловая и олеаноловая, преимущественно содержащиеся в кожице ягод, обладают выраженной биологической активностью. Известно гиполипидемическое и противосклеротическое действие урсоловой и олеаноловой кислот. Выявлено, что урсоловая кислота снижает уровень холестерина и липопротеидов, а также противораковое действие урсоловой и олеаноловой кислот. Урсоловая кислота по своему действию близка к гормону надпочечников (дезоксикортикостерону). Кроме того, урсоловая и олеаноловая кислоты проявляют противогрибковую и антимикробную активность. Благодаря наличию этих кислот клюква обладает противовоспалительным и ранозаживляющим эффектом [9].

Особую ценность представляют фенольные соединения, обладающие капилляроукрепляющими, противовоспалительными, антисклеротическими и антиканцерогенными свойствами. По антиоксидантной активности эти соединения в десятки раз превосходят витамины С, Е и каротиноиды. Антиоксидантная активность фенольных соединений объясняется тем, что они связывают ионы тяжелых металлов в устойчивые комплексы, тем самым лишая последние каталитического действия, а также служат акцепторами образующихся при аутокислении свободных радикалов, то есть гасят свободнорадикальные процессы.

 Характерным представителем гидролизуемых дубильных веществ является танин. Исследователи, проверив лечебные свойства клюквенного сока, пришли к выводу, что основными веществами, действующими подавляюще на болезнетворные микроорганизмы в мочевом пузыре и почках, являются танины.

Кроме того, вещества, содержащиеся в клюквенном соке, повышают содержание в организме липопротеина холестерина и антиоксидантов, необходимых для нормального функционирования сердечнососудистой системы.  Известен лечебный эффект клюквенного сока, применяемого вместе с антибиотиками при послеродовых осложнениях и при гинекологических воспалительных заболеваниях. Это свойство клюквы, очевидно, объясняется наличием в ней значительного количества лимонной кислоты, которая усиливает всасывание антибиотиков [9].

Научный журнал Psychology Today опубликовал статью, посвященную пищевым продуктам, которые способствуют увеличению умственных способностей. Ученые пришли к выводу, что продукты, полезные для сердца, полезны также и для мозга и, как это ни поразительно, большинство этих продуктов мы можем видеть на праздничном столе.

Исследователи считают, что умнее всего люди становятся от клюквы. В ней содержится больше всего антиоксидантов, которые вступают во взаимодействие со свободными радикалами кислорода. Эти радикалы делают гормон холестерол вредным для сердца и сосудов, а также отвечают за ухудшение памяти и работы опорно-двигательного аппарата с возрастом. Исследования на крысах показали, что диета, основным компонентом которой является клюква, приводит к улучшению памяти, а также к более сбалансированной работе опорно-двигательного аппарата в пожилом возрасте [39].

2.1. Технологические свойства клюквы

Технологические свойства продукта проявляются при его технологической обработки. Их можно подразделить на механические (прочность),  физические (плотность), химические свойства (изменение состава) и особенности структуры (взаимное расположение и взаимосвязь составляющих продуктов частей и компонентов). Клюква хорошо хранится, так как она в большинстве случаев, не восприимчива к заболеваниям. Эта устойчивость связана с химическим составом ягод, а также с их строением. Устойчивость ягод повышает присутствие в них органических кислот, особенно бензойной, эфирных масел, фенольных соединений, гликозидов. Поверхность многих видов ягод покрыта кутикулой, хорошо защищающей их от испарения.

Кислоты, такие как лимонная кислота, яблочная, бензойная, щавеливая, хинная, урсуловая, хлорогеновая, олеановая и α- кетоглутаровая, содержатся в небольшом количестве, однако их наличие в большей степени определяет технологические свойства ягод клюквы. Некоторые кислоты, в первую очередь бензойная, а также хлорогеновая, обладают антисептическим действием и наряду с другими факторами обуславливают хорошую способность к хранению ягод (т.е. обладают консервирующими свойствами), а также их устойчивость к повреждению грибами бактериями [9, 17].

3. Хранение клюквы на складе

Плоды, отделенные от материнского растения, являются живыми организмами и в них продолжаются физиологические и биохимические процессы, в результате которых изменяется их компонентный состав, и как следствие изменяется уровень многих биологически активных веществ. Поэтому после сбора плодово-ягодного сырья основной задачей является обеспечение сохранности его полезных свойств. Ягоды клюквы, собирают в стадии съемной зрелости, снятые раньше же срока, с повреждениями, подмороженные, запаренные, небрежно упакованные - хранятся плохо[4].

По времени сбора клюкву делят на два вида: осеннюю, снятую до выпадения снега, и весеннюю, перезимовавшую под снегом. Чаще всего собирают клюкву осеннего сбора, так как она хорошо выдерживает хранение, в ней больше полезных питательных веществ, особенно витамина С. Клюква, собираемая ранней весной, отличается большим содержанием Сахаров, лучшим вкусом, но худшей сохраняемостью, легко мнется, дает сок, в ней меньше витамина С.

 Химический состав  клюквы не постоянен. Он существенно  зависит от времени сбора ягод, содержания в них сахаров и кислот. Клюква осеннего сбора содержит 3,8% сахара, 3,1% кислот, а клюква весеннего сбора—4,1% сахара и 2,7% кислот. В отличие от осенней клюквы, весенняя имеет более нежную консистенцию и легче поддается механическим повреждениям [7].  Соответственно клюква осеннего сбора более пригодна для длительного хранения, чем клюква весеннего сбора.

3.1. Способ хранения ягод клюквы

Свежую клюкву, осеннего сбора упаковывают в ящики по нормативно-технической документации (ГОСТ 13511-2006). Тара для упаковывания ягод должна быть чистой, прочной, сухой, без постороннего запаха, не зараженной вредителям (ГОСТ 19215-73).

Каждую упаковочную единицу сопровождают этикеткой с указанием:

- наименования отправителя;

- наименования продукции;

- массы брутто и нетто, кг (для бочек);

- даты сбора и упаковывания;

- обозначения настоящего  стандарта.

Хранят свежую клюкву сухим и мокрым способами. При   мокром   способе клюкву хранят в бочках с холодной питьевой водой, закрытых  деревянными   крышками. Сухое хранение клюквы производят ящиках, укладываемых на решетчатые подставки рядами, в специальных проветриваемых, чистых, без постороннего запаха складских помещениях при температуре 3 °С - 5 °С не более двух месяцев [7]. Одним из факторов успешного хранения ягод, как и плодов, является быстрое их охлаждение после сбора. Дикорастущие ягоды, собранные в потребительской степени зрелости, должны быть охлаждены до температуры хранения и перевезены в первые 5 ч. Ягоды клюквы, способные дозревать при хранении, могут охлаждаться медленнее - в течение суток.

Предварительное охлаждение снижает интенсивность процессов жизнедеятельности, развития микроорганизмов, стимулирует устойчивость ягод клюквы к порче при последующем их транспортировании и хранении. Существует несколько методов предварительного охлаждения: воздушное (в камерах, тоннелях и в изотермическом транспорте), гидроохлаждение и охлаждение вакуумированием.

Наиболее распространенный способ – охлаждение холодным воздухом в обычных камерах при относительно небольших скоростях движения воздуха (до 1 м/с) и кратности воздухообмена (30-40 объемов в час). При предварительном охлаждении штабеля размещают в шахматном порядке. Охлаждают плоды в течение 1-2 суток при температуре +3-4 °С, а затем доводят ее до заданного режима.

В производстве чаще применяют следующий способ: температуру в камере доводят до заданной, затем начинают загрузку камеры, причем ежедневно загружают 15-20% ее емкости для постепенного отвода тепла плодов. В течение этого периода скорость движения воздуха в камере 1 м/с при воздухообмене 20-30 объемов в час.

Важнейшее условие хранения – немедленная загрузка подготовленных к хранению плодов в плодохранилище. По данным Е. И. Требушенко, каждый просроченный день сокращает срок хранения на 10-15 дней, так как при высоких температурах бурно продолжаются все виды жизнедеятельности плода, а главное – ускоряется процесс созревания.

Простейший способ предварительного охлаждения - это воздушное охлаждение в камерах, где температура воздуха должна быть не ниже -1 °С во избежание подмораживания ягод. При охлаждении помещения нельзя допускать подмораживания ягод клюквы, так как при этом нарушается структура тканей, клетки деформируются и разрываются образующимися кристалликами льда. После оттаивания из подмороженных плодов и ягод вытекает сок и они легко поражаются болезнетворными микроорганизмами. Тем самым, следует обратить внимание на криоскопическую температуру клюквы, как утверждает Ручкин В.С. в своей статье «Стабилизация температурных режимов хранения плодоовощной продукции», что снижение температурных режимов хранения имеет ограничение в области криоскопических температур, так как при её достижении в клетках плодов и овощей начинают происходить необратимые структурные изменения, что, в свою очередь, приводит к снижению товарного качества продукта.

Режим охлаждения зависит от вида ягод, тары и ее вместимости. Хорошее хранение означает максимальное замедление всех процессов обмена веществ, подавление жизнедеятельности фитопатогенной микрофлоры, вследствие чего достигается сохранение или незначительное изменение качества ягод. Это возможно при температуре, близкой к точке замерзания, но исключающей даже небольшое подмораживание, так как нарушается структура тканей, клетки деформируются, разрываются, при оттаивании выделяется сок, и плоды легко поражаются микроорганизмами. При этом надо учитывать не только температуру замерзания, но и чувствительность ягод к ее понижению. Проведенные исследования подтверждают, что ягоды голубики, брусники, черники достаточно чувствительны к колебаниям температуры, в то время как клюква может выдерживать резкие ее перепады, многократное замораживание и оттаивание в течение сезона хранения.

Для сохранения свежести, предохранения ягод от увядания и потерь массы необходимо создавать высокую влажность воздуха. В то же время такая влажность оптимальна для жизнедеятельности микроорганизмов, вызывающих порчу ягод. В целях уменьшения испарения воды, интенсивности биохимических и микробных процессов для большинства ягод рекомендуется создавать относительную влажность воздуха 85 — 90 %. Однако следует помнить, что высокая относительная влажность воздуха при низкой температуре может вызвать отпотевание. На сухой и здоровой поверхности споры микроорганизмов не развиваются, вода же способствует прорастанию спор, внедрению их в ткани, начинается развитие микробиальной порчи продуктов. Поэтому борьба с отпотеванием считается первоочередной при любой технологии хранения, а для этого следует избегать перепадов температур и относительной влажности воздуха. Важным условием температурно-влажностного режима является его стабильность. Отклонения от заданного режима температуры допускаются не более +/- 0,5 °С, а относительной влажности воздуха - +/- 2 - 3%. Более широкий диапазон колебаний температуры приводит к ускоренному созреванию плодов, периодическому их отпотеванию, увеличению пораженности гнилью и плесенью, а, значит, к уменьшению их срока хранения и ухудшению вкусовых качеств [24].

Воздухообмен необходим для поддержания в хранилище равномерного температурно-влажностного режима, удаления паро- и газообразных продуктов жизнедеятельности плодов и ягод. Различают воздухообмен естественный и принудительный (общеобменный и активный). Для естественного воздухообмена оборудуется система вентиляционных труб: приточные - для подачи внутрь свежего воздуха и вытяжные - для удаления теплого и влажного воздуха, которые располагаются в верхней части хранилища и выводятся наружу. Воздухообмен происходит за счет разницы давления между слоями воздуха, имеющего различную температуру. Скорость воздухообмена будет тем больше, чем больше разница температур наружного воздуха и внутри хранилищ. Естественная вентиляция проста в устройстве, но имеет ряд недостатков: слабая вентиляция, продолжительность снижения температуры.