Методы консервирование. Холодильная обработка

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ  ФЕДЕРАЦИИ 

Федеральное государственное автономное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования 
 

ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(ДВФУ) 
 
 

Школа биомедицины 
 

Кафедра биотехнологии продуктов из животного  сырья и функционального питания 
 
 
 

Реферат: «Методы консервирование. Холодильная обработка» 

Выполнил: студент группы С7503 Рощина А.Д.

Проверил: к.т.н. доцент Макарова Е.В. 
 
 
 
 

Владивосток

2011                                                                      

Содержание

1. МЕТОДЫ  КОНСЕРВИРОВАНИЯ

     Большинство пищевых продуктов — плоды  и овощи, мясные, молочные и рыбные — являются скоропортящимися, то есть они не способны без специальной обработки или специальных условий храниться более или менее продолжительное время. Для того чтобы избежать порчи продуктов, необходимо подвергнуть их специальной обработке, которая получила название консервирование.

     Существуют  четыре основных принципа консервирования:  биоз, анабиоз, ценобиоз, абиоз.

       Биоз

     Этот  метод заключается в хранении плодов и овощей в свежем виде без  какой-либо специальной обработки. Принимаются лишь меры, направленные на поддержание нормальных жизненных процессов и некоторое ограничение их интенсивности, с тем чтобы уменьшить расход питательных веществ за счет дыхания и снизить потери массы за счет испарения влаги. При этом поддержание нормальных жизненных процессов и ограничение их интенсивности сводится к определенному режиму складирования и хранения сырья. Биоз является не методом консервирования в обычном понимании, а лишь системой мер, обеспечивающих кратковременное сохранение плодов в свежем виде при поступлении сырья на завод (склад, хранилище).

     Сырье укладывают не очень высоким слоем, чтобы доступ воздуха к отдельным плодам не был затруднен, иначе процесс нормального дыхания нарушится и наступит так называемое интрамолекулярное дыхание, заключающееся в бескислородном разложении сахаров на спирт и диоксид углерода.

     Образующийся  спирт является ядом для цитоплазмы, отравляет растительные клетки и  приводит к их гибели.

     При хранении плодов и овощей поддерживается их естественная устойчивость к действию фитопатогенных микроорганизмов, при хранении яиц — к сохранению бактерицидных соединений, содержащихся в оболочке яиц и в бел¬ке, при хранении живой рыбы поддерживаются наиболее благоприятные условия для живого организма.

     Анабиоз

     Анабиозом называют метод консервирования, при котором подавляется или резко сокращается жизнедеятельность микроорганизмов и тормозятся ферментативные процессы, протекающие в продуктах. Анабиоз широко используется в пищевой промышленности. На этом принципе основан ряд методов консервирования: охлаждение и замораживание, создание высоких концентраций осмотически деятельных веществ, сушка, хранение в регулируемой атмосфере, маринование, спиртование, квашение и др.

     Умеренный холод (способ называют холодным хранением или хранением в охлажденном состоянии) — охлаждение сырья и продуктов переработки до такой температуры, которая, будучи на 10—15°С ниже комнатной температуры, не опускалась бы ниже минус 1—3°С, то есть той температуры, при которой сырье и пищевые продукты замерзают. Использование умеренного холода способствует значительному замедлению биохимических процессов, протекающих в растительном сырье, а также снижению активности микроорганизмов, большинство из которых лучше всего развивается при 37°С.

     Особенно  резко отражается температура хранения на таком важном биохимическом процессе, как дыхание. Чем выше температура  хранения, тем больше скорость дыхания и тем меньше продолжительность жизни плода. С понижением температуры скорость дыхания сильно замедляется, а время хранения плодов возрастает.

     Снижение  биологической и биохимической  активности плодов и микроорганизмов  при понижении температуры объясняется, с одной стороны, известной зависимостью скорости химических реакций от температуры, а, с другой стороны — тем, что цитоплазма — носитель жизненных функций микробных и растительных клеток — наркотизируется под влиянием холода и проницаемость ее падает.

     Метод холодного хранения дает возможность  сохранить сырье при минимальном  изменении его натуральных свойств  в течение нескольких недель, то есть гораздо дольше, чем метод  биоза.

     Замораживание продукта предусматривает его охлаждение до температуры, значительно более низкой (порядка -3°С), чем соответствующая температура замерзания. Замороженные пищевые продукты и сырье можно сохранять в течение многих месяцев, то есть значительно дольше, чем при использовании умеренных пониженных температур. Это объясняется не только чисто количественной разницей в низкотемпературном уровне процессов замораживания и холодного хранения, но и тем, что в замороженных пищевых продуктах большая часть влаги превращена в твердое состояние.

     Поэтому микроорганизмы, питание которых происходит осмотическим путем — всасыванием жидких питательных сред, лишаются возможности использовать отвердевшие пищевые продукты, содержащие весьма небольшую долю влаги в жидком состоянии.

     Температурный уровень, до которого доводят почти  все замораживаемые пищевые продукты, составляет -18°С, т. К. при этой температуре подавляющее количество влаги превращается в лед.

     Ценобиоз

     Это метод, основанный на специальном культивировании полезной микрофлоры, которая является антагонистом по отношению к вредной микрофлоре. Широко распространены методы консервирования, действующие по принципу ценобиоза, — квашение, брожение, посол мясных продуктов и рыбы и др.

     Абиоз

     При абиозе полностью подавляется деятельность микроорганизмов, способных вызывать порчу продуктов и заболевания людей. Обычно при этом полностью инактивированы и ферменты. Наиболее распространенным промышленным методом консервирования, основанным на принципе абиоза, является метод тепловой стерилизации.

     Наиболее  распространенными способами обработки продуктов для увеличения продолжительности их хранения являются: холодильная обработка (анабиоз) и последующее хранение в специальных хранилищах, оборудованных системами регулирования режима хранения; консервирование биологическими методами, основанными на преимущественном развитии в самом продукте микрофлоры, являющейся антагонистом по отношению к микрофлоре, вызывающей порчу продукта; консервирование нагревом (стерилизация) в герметически укупоренной таре, консервирование нагревом с последующим укупориванием в герметическую тару (асептическое консервирование) и сушка при атмосферном давлении, под вакуумом или методом сублимации.

2. ХОЛОДИЛЬНАЯ ОБРАБОТКА ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
1. Процессы, происходящие в пищевых продуктах при обработке холодом

     Обработка пищевых продуктов холодом является наиболее распространенным и наиболее эффективным методом обработки пищевых продуктов, позволяющим значительно увеличить длительность их хранения.

     При пониженных температурах сильно замедляются  биохимические процессы, а также резко снижается активность микроорганизмов.

     Особенно  резко отражается температура хранения на дыхании плодов и овощей. Чем выше температура хранения, тем больше интенсивность усыхания и тем меньше продолжительность жизни плода. С понижением температуры интенсивность дыхания сильно замедляется и время хранения плодов возрастает.

     Снижение  биологической и биохимической  активности плодов и микроорганизмов  при понижении температуры объясняется, с одной стороны, известной зависимостью скорости химических реакций от температуры, а с другой — тем, что цитоплазма — носитель жизненных функций микробных и растительных клеток — наркотизируется под действием холода и проницаемость ее падает. Из-за этого замедляется обмен веществ. Снижается поступление кислорода извне через сузившиеся поры цитоплазменной мембраны, уменьшается подача изнутри сахаристого сока в капиллярные каналы оболочки — жизнь клетки замирает, не прекращаясь совсем, и клетка впадает в состояние анабиоза. Кроме того, снижается активность ферментов.

     Обработка холодом производится прежде всего с целью предотвращения порчи пищевых продуктов и увеличения длительности их хранения.

     Порча пищевых продуктов животного  и растительного происхождения  вызывается главным образом действием  микроорганизмов. Мясо, рыба, молоко и  продукты из них содержат белки и  углеводы, которые являются отличной питательной средой для микробов. Плоды и овощи содержат сахара, органические кислоты, азотистые вещества и т. п., которые также являются хорошей питательной средой для микробов.

     Попадая на пищевые продукты, микроорганизмы начинают быстро размножаться и потребляют пищевые вещества. В процессе размножения и питания микробы разлагают ценные вещества растительного сырья с образованием спирта, кислот, а также ряда дурно пахнущих и ядовитых соединений, делая продукты непригодными для употребления в пищу.

     Гниение, прокисание, брожение являются микробиологическими процессами. Иногда плоды и овощи или изготовленные из них продукты могут портиться и в отсутствие микробов, в силу различных биохимических процессов, свойственных самим продуктам. Эти биохимические процессы протекают при наличии ферментов. В ряде случаев, когда созданы условия, при которых микробы отсутствуют, а ферменты в процессе технологической обработки остались неповрежденными, пищевые продукты также подвергаются порче.

     Рассматривая  вопросы охлаждения растительного сырья, следует учитывать важную его особенность. Плоды и овощи являются живыми органами растений и, как живые организмы, обладают естественной невосприимчивостью (иммунитетом) к различным заболеваниям.

     Плоды и овощи защищены от всякого рода внешних воздействий рядом механических, физико-химических и химических барьеров.

     Во-первых, в кожице или под кожицей почти  всегда содержатся эфирные масла  и некоторые другие летучие вещества бактерицидного действия. Таким образом, хранящиеся плоды как бы окутаны облаком отравленной атмосферы, и многие микроорганизмы гибнут еще на подходе к сырью.

     Во-вторых, плоды от проникновения микробов внутрь защищает довольно прочная и относительно толстая корочка, которая к тому же часто покрыта восковидным налетом, инертным в химическом отношении и плохо поддающимся воздействию химического и ферментативного аппарата микробов.

     В-третьих, даже проникшим внутрь плода микробам непросто добраться до питательных веществ, которые содержатся внутри клетки. Как известно, миллионы клеток, из которых состоит мякоть плода, полностью спаяны друг с другом инертным в химическом отношении протопектином, и, чтобы добраться до поверхности каждой отдельной клетки, нужно расщепить этот связующий материал.

     Известно, что микроорганизмы располагают разнообразным ферментативным аппаратом, который переключается по мере необходимости с одного биохимического процесса на другой. В данном случае включаются в работу пектолитические ферменты, протопектин гидролизуется, плодовая ткань мацерируется, клетки "отклеиваются" друг от друга, и микробы получают доступ к каждой клетке со всех сторон.

     Главным возбудителем порчи сырья являются микроскопические организмы: плесени, дрожжи, бактерии. Однако процесс расщепления ферментами микроорганизмов требует много времени. Поэтому плоды сохраняются в течение определенного времени без заметных признаков порчи.

     Следующим барьером, тоже одним из компонентов иммунитета, является клеточная оболочка, в состав которой входят трудно поддающиеся химическому воздействию целлюлоза и протопектин.

     Далее, под клеточной оболочкой находится цитоплазменная оболочка, для разрушения которой тоже требуются особые меры воздействия. При повреждении цитоплазменной мембраны плодовая клетка погибает, находящийся в ней сок вытекает и становится добычей микробов.

     Таким образом, пока плоды и овощи живут, они во многом сами себя защищают от действия микроорганизмов без вмешательства  человека

       Растительное сырье представляет собой живой организм, который, хотя и хорошо защищен от внешних воздействий, но может подвергаться порче. Причём побудители порчи частично заложены в самой природе жизни.

     Следовательно, проблема консервирования, сохранения плодов, овощей и продуктов их переработки сводится к затормаживанию жизненных процессов, лежащих в основе явлений порчи, регулированию биохимических процессов, протекающих в сырье, а также определяющих жизнедеятельность микроорганизмов.

     Изменяя условия среды, воздействуя на сырье  и на микроорганизмы теми или иными  физическими и химическими факторами, можно добиться уничтожения или подавления жизни возбудителя порчи (микроорганизма) и сохранения жизни сырья.

     Можно прекратить все жизненные процессы в сырье, не разрушая его пищевых  качеств, устранить возбудителя  порчи и сохранить тем самым  сырье как пищевой продукт.

2. Повреждающее действие низких температур

     В наименьшей степени продукты повреждаются при консервировании путем обработки  холодом. При щадящих режимах  обработки качественные изменения продуктов могут не определяться органолептически, как будет показано ниже на примере холодильной обработки мяса, вкусовые его свойства во время холодильной обработки и хранения при умеренных температурах улучшаются.

     Тем не менее обычно при холодильной обработке про-исходит некоторое снижение качественных свойств продуктов.

     При быстром понижении температуры в клетке происходит глубокое нарушение обмена веществ. Это объясняется нарушением динамического равновесия биохимических процессов, что объясняется различной степенью снижения ферментативной активности различных ферментов при понижении температуры. При этом в клетках происходит накопление промежуточных, частично токсических для клетки метаболитов.

     При быстром охлаждении такая дискоординация про-исходит быстро и часто приводит к гибели клетки. Подобное явление получило название температурного шока. При постепенном снижении температуры возможна адаптация клетки к нарушениям обмена веществ.

     При быстром охлаждении возможно быстрое  увеличение вязкости протоплазмы, образование геля, последующий синерезис, который приводит к спонтанному отделению жидкой фазы и структурным изменениям в клетках.

     Явление температурного шока имеет значение прежде всего для живых растений и микроорганизмов. Его неблагоприятное действие особенно сильно проявляется при быстром охлаждении теплолюбивых растений и молодых культур микроорганизмов. Основное средство, позволяющее избежать температурного шока, — уменьшение скорости снижения температуры.

     При замораживании продуктов основное повреждающее действие на клетку оказывает процесс образования льда.

     При обычно принятых в промышленности температурах замораживания кристаллы льда сначала образуются в межклеточной жидкости; в результате вымерзания воды в межлеточной жидкости увеличивается концентрация растворенных веществ, в незамерзшем растворе возникает градиент концентрации растворов в межклеточной и внутриклеточной жидкости, под действием которого вода из клеток диффундирует в межклеточное пространство, что приводит к обезвоживанию клеток.

     Обезвоживание клетки и разрастание кристаллов льда в межклеточном пространстве вызывает уменьшение размеров клетки, ее сжатие, образование складок в оболочке и, в конечном счете, механическое повреждение протоплаз¬мы.

     Механическое  повреждение протоплазмы возможно также из-за возникающего механического  давления между кристаллами льда, образовавшимися вокруг клетки в  меж-клеточном пространстве, и кристаллами льда в вакуоли клетки.

3. Холодильная обработка плодов и овощей

       Влияние температуры на отдельные виды и сорта плодов и овощей

     В определенных температурных пределах действие температуры на хранящиеся плоды и овощи приблизительно подчиняется правилу Вант-Гоффа, по которому при снижении температуры на 10°С скорость химических (в данном случае биохимических) реакций уменьшается в два раза. Однако снижение температуры не должно доходить до определенного предела, при котором возможно подмораживание продукта, если технологией не предусматривается его замораживание. Действие замораживания на плоды и овощи будет рассмотрено ниже.

     Плоды некоторых видов и сортов, особенно южного происхождения, проявляют высокую степень чувствительности к пониженным температурам, даже к температурам значительно выше точки их замерзания.

     При хранении этих продуктов в условиях пониженной температуры наблюдаются  разного рода физиологические расстройства: потемнение отдельных участков тканей под кожицей, паренхимных тканей в глубине плодов, потемне¬ние значительных участков поверхности плодов, разрыхление тканей, разрывы кожицы и так далее. Это может иметь место при хранении бананов, цитрусовых плодов, многих сортов груш, некоторых сортов яблок, томатов, картофеля.

     По  отношению к температуре плоды  и овощи принято делить на три  группы:

     1-я  группа — хорошо сохраняющиеся при температуре чуть выше или даже чуть ниже точки замерзания, то есть при температуре ниже 0°С — лук, чеснок, капуста (но маточники следует хранить при более высокой температуре);

     2-я  группа — хорошо сохранившиеся при температуре, близкой к 0°С (большая часть плодов и овощи);

     3-я  группа — хорошо сохранившиеся при температуре 2—10°С и даже выше — картофель, томаты, цитрусовые, некоторые сорта яблок, груш, бананы. При хранении этих продуктов в недозревшем состоянии температура должна быть несколько выше для лучшего протекания процессов послеуборочного дозревания.

     При выборе условий хранения следует  учитывать цель и время  использования  плодов и овощей, степень их физиологической зрелости, состав газовой среды, упаковку и размещение продуктов, условия вентиляции и другие фак¬торы. В настоящем курсе эти вопросы не рассматриваются.

     Замораживание плодов и овощей

     По  ряду причин замораживание плодов и  овощей не получило широкого промышленного  распространения.

     При замораживании в растительных продуктах в начальный период происходит рост кристаллов льда в межклеточном пространстве, в основном за счет воды стенок клеток. Затем происходит увеличение кристаллов льда за счет перемещения некоторого количества воды из протоплазмы, что приводит к гибели клеток.

     Эта гибель сопровождается отслаиванием плазмы от стенок клеток, "съеживанием" ее и разрушением за счет исчезновения наполненных жидкостью вакуолей. Объем клетки при этом может сократиться в 5—9 раз.

     При замораживании плоды и овощи как живые организмы погибают.

     Причин  гибели растительной клетки при замораживании может быть несколько:

     ♦ непосредственное действие низкой температуры;

     ♦ обезвоживание цитоплазмы в процессе льдообразования;

     ♦ ядовитое действие повышенных концентраций ионов;

     ♦ механическое давление льда на обезвоженную цитоплазму.

     Основной  причиной гибели растительной клетки считают вымерзание воды, то есть образование льда. Естественно, что это относится к живым плодам и овощам с большим содержанием воды.

     Живые клетки, которые содержат мало воды, выдерживают, не погибая, очень низкие температуры. Например, сухие семена растений переносят температуру, близкую к абсолютному нулю, — -243°С, а яйца некоторых насекомых выживают при температуре ~190°С.

     Слабое  нарушение целостности наружного слоя протоплазмы обычно проходит бесследно.

     Многие  вегетативные формы микроорганизмов погибают при низких температурах, тогда как споры, содержащие гораздо меньше свободной влаги, выживают, впадая только в анаболическое состояние: низкая температура, отсутствие капельно-жидкой влаги мешают осуществлению осмотического питания микроорганизмов и замедляют биохимические реакции в клетке.

     Гораздо больше снижается качество замороженных плодов и овощей из-за патологических изменений, вызванных механическими повреждениями клеток, образующимися кристаллами льда.

     Образующийся  при замораживании лед не только повреждает цитоплазменную мембрану, но и разрывает клеточные оболочки, обусловливающие форму клетки. Пока сырье находится в замороженном, твердом состоянии, этого не видно. После оттаивания особенно нежных видов растительного сырья (таких, как вишня, абрикосы, персики и других) они теряют форму, резко размягчаются, становятся дряблыми, из них самопроизвольно вытекает большое количество сока.

     Замороженные  пищевые продукты должны сохраняться при низкой температуре, причем повышение температуры, даже кратковременное, отрицательно сказывается на последующем хранении. Например, если температуру хранения продуктов повысить от -18 до -10°С, пусть на короткое время, то микроорганизмы, "оправившись от шока", вызванного воздействием температурного уровня -18°С, возвращаются к нормальной жизнедеятельности, которую уже не остановить повторным понижением температуры среды до -18°С.

     Поэтому необходимо постоянное соблюдение всей холодильной цепи, начиная от замораживания и вплоть до потребления продукта.

4. Холодильная обработка мясных, молочных, рыбных продуктов и яиц

     Состояние мяса в зависимости от термической  обработки

     Особенности холодильной обработки мяса определяются характером биологических изменений мышечной ткани после убоя животного. Это сложные биологические и биохимические процессы, которые приводят к значительному улучшению вкусовых качеств мяса.

     Вскоре  после убоя животного в мясе наступают сильно выраженные изменения, называемые "посмертным окоченением" (лат. Rigor mortis), которые внешне проявляются в сильном сокращении скелетной мускулатуры и снижении ее эластичности.

     Время наступления посмертного окоченения неодинаково для мяса разного вида, оно зависит также от возраста, состояния животного перед убоем, условий транспортировки, предубойного содержания и от многих других факторов.

     Спустя  определенное время, которое также  зависит от многих факторов, происходит разрешение посмертного окоченения, уменьшение прочности волокон, образование  ароматических веществ и улучшение  вкусовых свойств мяса.

     Во  время созревания мяса в нем накапливаются предшественники аромата и вкуса, усиливается способность удерживать воду, происходит его размягчение, мясо становится нежным и сочным, улучшаются его вкусовые свойства, то есть мясо созревает, достигая лучших качественных кондиций.