Особливості харчових продуктів та їх виробництва

Значний вплив на летальний час  справляють жири, але на відміну від кислот і фітонцидів, вони не знижують, а підвищують термостійкість мікроорганізмів. Захисна дія жирів пояснюється з позиції фізико-хімічних перетворень, які протікають на межі двох різних гетерогенних рідин – білковий колоїдний розчин, тобто мікробна клітина, і жир взаємодіють між собою і утворюють коагуляційну плівку. яка обволікає мікробну клітину і збільшує її термостійкість. Тому консерви, які містять жири необхідно стерилізувати довше, ніж консерви, які не містять жиру.

Визначальний вплив на летальний час справляють цукор і цукрові сиропи. Цукор має захисний вплив на мікроби при нагріванні. Це  пояснюється тим. Що в цукрових сиропах відбувається осмотичне витягування вологи з мікробних клітин, а саме понижений вміст вологи робить мікробну клітину стійкою до нагрівання.

Невеликі концентрації солі в харчових продуктах впливають на мікроорганізми при нагріванні захисним чином, в той час як підвищенний вміст солі сприяє швидкому знищенню мікроорганізмів.

Схематично формулу  стерилізації записують у вигляді

де  А – час підйому  температури граничного середовища до температури стерилізації, хв;

      В – час власне  стерилізації, протягом якого в  автоклаві підтримується постійна температура, хв;

      С – час пониження тиску пари або час охолодження гріючого середовища в автоклаві, хв;

      T – температура стерилізації, ^оС;

      Р – величина  протитиску, кПа. 

Загальний термін стерилізації, залежить від мікробіологічної складової,  тобто смертельного часу для мікроорганізмів, і теплофізичної складової, тобто часу проникнення тепла в центр банки. Вирішальним є час, що визначає мікробіологічну складову, який необхідний для того, щоб знищити мікроорганізми, які знаходяться в глибині продукту. Цей час називають смертельним або летальним. Летальний час залежить від таких факторів, як температура стерилізації, хімічний склад консервів, вид мікроорганізмів і їх кількість.

Стерилізацію продуктів проводять при температурі від 100 до 120 ^оС для знищення спорової мікрофлори, у стерилізаторах різного типу – вертикальних і горизонтальних автоклавах, де створюється температура вище 100 ^оС за рахунок тиску, величина якого перевищує пружність граючої пари. Цей додатковий «надпаровий» тиск створюють за допомогою стисненого повітря або води для врівноваження внутрішнього тиску, який виникає в банках при стерилізації, і може викликати незворотну деформацію жерстяних банок або зірвати кришки із скляних банок. Відмінність даного браку від біологічного полягає тільки в тому, що він виявляється відразу після вивантаження банок з автоклаву.

 Пастеризацію продуктів проводять при температурі до 100 ^оС у перебігу часу, достатньому для знищення неспорових бактерій, дріжджів і плісняви. Пастеризацію проводять у безперервно діючих пастеризаторах, що забезпечує потоковість виробництва. Після  стерилізації й пастеризації консервовані продукти швидко охолоджують до температури сублетальності – 40-45 ^оС.

Гаряче фасування – це пастеризація продуктів з високою кислотністю, фасованих у тару більше 3 дм³,  за рахунок високої температури продукту при фасуванні та довільного остигання, що забезпечує мікробіологічну стабільність і безпечність харчових продуктів.

Тиндалізація або повторна багатократна пастеризація, яка заснована на тому, що консерви піддають тепловій обробці двічі або тричі з інтервалом між варінням 20-28 годин і зберігають при температурі 18-20 ^оС. Тиндалізація відрізняється від звичайної пастеризації більш м’яким режимом. Обробку проводять при звичайній тривалості але при більш помірній температурі, ніж потрібно для даного виду консервів. Сумарний стерилізуючий ефект теплового режиму гарантує стабільність і безпеку продуктів при зберіганні. При такому чергуванні помірного нагріву і охолодження початкова консистенція сировини змінюється мінімально, тому якість консервів краща, ніж при звичайній пастеризації і стерилізації. Наприклад, якщо компоти у великій консервній тарі тричі пастеризувати при 100 ^оС всього по 5 хв з інтервалом між карками за добу, то плоди не розварюються і мають щільну та пружну консистенцію.

Деякі делікатесні м’ясні консерви, наприклад, шинкового типу, в металевих банках № 12 піддають подвійній пастеризації або стерилізації при 100 ^оС протягом 60-70 хв, а не при 115-120 ^оС, як це потрібно було би робити згідно з класифікацією консервів за активною кислотністю. Після першої варки консерви охолоджують і залишають при кімнатній температурі на 20-28 годин до другої стерилізації. Це дозволяє забезпечити ніжну консистенцію м’ясного продукту.

Мікробіологічна стабільність при  багатократній обробці забезпечується тим, що при першій тепловій обробці гине більшість вегетативних клітин бактерій. Частина з них встигає перетворитися в спорову форму. Протягом добової витримки при кімнатній температурі спори проростають і утворені вегетативні клітини гинуть при повторній тепловій обробці.

Дробна стерилізація – новий варіант повторної стерилізації запропонований для консервів із гідробіонтів, який відрізняється від класичної стерилізації умовами витримки. Спосіб передбачає стерилізацію при традиційній температурі у дві стадії з проміжною витримкою продукту між обробками протягом 1,5 год при  30 ^оС і 0,5 год при температурі  50 ^оС.

В процесі стерилізації необхідно досягти не абсолютної, а так званої «промислової» стерильності, при якій в консервах повинні бути відсутні збудники псування харчових продуктів або патогенні і токсичні форми мікроорганізмів і можуть зустрічатися мікроорганізми, які не здатні розвиватися і викликати псування у звичайних умовах зберігання. Головними параметрами, які характеризують процес стерилізації є температура, яку необхідно досягти і підтримати у стерилізаційному апараті, і час, протягом якого консерви піддаються нагріванню. Недотримання цих параметрів призводить до виникнення різних видів біологічного браку консервів – газоутворення і бомбаж, тобто підняття кришок, пліснявіння та ін., які виявляються через декілька днів, а іноді і тижнів після стерилізації.

Витоплювання  жиру – це процес виділення його шляхом нагрівання сировини. При витоплюванні жиру вологим способом, процес здійснюється з додаванням 20-50 % води до маси сировини. При плавленні жиру гострою парою під тиском не нижче 14,71·10⁴ Па температура при витоплюванні свинячого жиру – 80 ^оС,  яловичого і баранячого – 90 ^оС.

До вологих  способів допоміжної теплової обробки відносяться бланшування, ошпарювання, розігрівання, знежирювання, розморожування,

 обварювання, розварювання, уварювання, варіння сиропу, ферментування.

Бланшуванням  сировини називається теплова обробка при визначеному температурному режимі у воді, парі або водних розчинах солей, цукру, органічних кислот, лугів. Від бланшування в значній мірі залежить продукту і втрати у виробництві. В залежності від виду сировини та обраної технології бланшування сировини передбачає такі цілі:

1/ змінити об’єм і масу сировини. При виготовлені м’ясо-рослинних консервів, в рецептуру яких входять сухі бобові культури, практикують бланшування сухого гороху чи квасолі в киплячій воді протягом 10-20 хв для набухання зерен, при цьому завдяки усотуванню води об’єм їх та маса збільшується приблизно у 2 рази. Якщо цього не зробити, то під час стерилізації консервів сухі бобові культури набухають внаслідок поглинання бульйону, і у готовій продукції не залишиться рідкої фази. У ряді випадків бланшують і рис, об’єм і маса якого збільшується на 100 %;

2/ розм’якшити сировину, щоб можна було щільніше вкласти у банку, або для полегшення видалення неїстівних частин – шкірочки, кісточок, зернят, що необхідно при переробці плодоовочевої сировини. Розм’якшення плодів при тепловій обробці відбувається внаслідок двох причин: гідролізу протопектину і коагуляції білків протоплазми. При бланшуванні протопектин гідролізується і переходить у розчинну форму, клітини відокремлюються одна від одної, плодова тканина мацерується, тобто розм’якшується, стає крихкою і м’якою. Внаслідок коагуляції білків протоплазми пошкоджується цитоплазменна оболонка, осмотичний тиск спадає і плід також розм’якшується;

3/ підвищити клітинну проникність. Цитоплазм енні мембрани плодових клітин перешкоджають протіканню деяких технологічних процесів – пресуванню, солінню, зацукрюванню. Чим вище температура бланшування, тим менше часу потрібно для теплової обробки. Наприклад, при виготовленні варення в плодах протікають протилежні за напрямом дифузійно-осмотичні процеси, внаслідок яких з плодів видаляється сік, а в клітини проникає цукровий сироп. Згідно до вимог на готову продукцію, плоди після варіння повинні зберігати початковий об’єм і не бути зморщеними, а співвідношення між плодами і сиропом повинно знаходитись на рівні 1:1. Виходячи з цих вимог, варення необхідно варити так, щоб видалений при варінні сік компенсувався усмоктуваним  цукровим сиропом, тобто відношення вологи до цукрового сиропу повинно бути близьким до одиниці. Якщо плоди помістити у цукровий сироп починається процес тільки осмотичного висотування вологи, а дифузійне проникнення цукрового сиропу до плодових клітин затримується цитоплазменною мембраною. Тому плоди відразу зморщуються, і навіть не відновлюють повністю свого об’єму при пошкодженні цитоплазми при подальшому нагріванні. Це свідчить, що відношення показників видалення соку і всмоктування цукрового сиропу значно перевищує одиницю, внаслідок чого накопичується надлишок сиропу. Якщо плоди до варіння про бланшувати, то клітинна проникність їх зростає і при наступному зануренні в сироп одночасно відбувається і осмотичне висотування соку і дифузійне проникнення цукрового сиропу до плодової тканини через пошкоджену цитоплазменну мембрану.  Для цього потрібно створити перепад тиску по обидві сторони цитоплазм енної мембрани, тобто необхідно чергувати нагрів і охолодження, тому що загибла внаслідок нагріву клітина працює як осмотична системою;

4/ запобігти помутнінню заливи. Наприклад, при виробництві консервів із зеленого горошку, квасолі, кукурудзи проводять бланшування зерен для запобігання помутніння заливи у консервах, оскільки при бланшуванні розчинна складова крохмалю – амілоза, переходить у розчин, а нерозчинна складова крохмалю – амілопектин, набухає. Амілоза, яка переходить у розчин призводить до помутніння заливи. Для її видалення, після бланшування горошок промивають проточною водою;

5/  інактивувати ферменти. Короткочасне прогрівання чи бланшування при 80-100 ^оС інактивує більшість ферментів, які мають білкову природу, припиняють їх діяльність і тим самим запобігають ферментативному псуванню;

6/ гідролізувати протопектин.  Виробництво драглеподібної продукції – повидла, джему, желе, мармеладу, неможливе без наявності в увареній масі розчинного пектину, який в присутності цукру і кислоти утворює драглі. Цукор виконує роль зневоднюючого агенту, який руйнує сольватні оболонки пектину, а водневі іони нейтралізують негативні заряди пектинових молекул. Утворене желе являє собою трьохмірну просторову структуру з пектинових молекул, проміжки між якими заповнені цукровим сиропом. Пектинові речовини у рослинній сировині знаходяться переважно у нерозчинній формі у вигляді протопектину. Тому рослинну сировину необхідно про бланшувати протягом 10-20 хв, для переводу протопектину у розчинний пектин;

7/ видалення повітря. Повітря, яке міститься в міжклітинному просторі рослинної тканини, викликає погіршення якості продукту, руйнує вітаміни, сприяє корозії металевої тари, появі піни при фасуванні, викликає підвищений тиск у банках під час стерилізації. При бланшуванні сировина у значній мірі звільнюється від повітря. Наприклад, при бланшуванні тканина огірків ущільнюється, підвищується її пружність, з’являється хрумка консистенція. Якщо огірки не замочувати і не бланшувати, повітря виходить при стерилізації, а його місце займає залива, рівень якої в банках понижується, верхні шари огірків оголюються, рН зростає вище 4,2 і тому стерилізація при 100 ^оС не забезпечує промислової стерильності готового продукту, особливо по відношенню до С. botulinum.

При бланшуванні  відбувається:

– значно зменшується  обсіменіння сировини за рахунок  часткового знищення мікроорганізмів. які знаходяться головним чином на поверхні сирих продуктів;

– знижується вміст нітратів, за рахунок їх добрій розчинності у воді;

– видаляються леткі  сірчані сполуки, які входять  до вкладу білків і надають продукту неприємного сірчаного запаху, а також утворюють з металами банки або кришки сірчисті темнозабарвлені солі олова і заліза;

– видаляються глюкозиди, які надають деяким видам сировини неприємного гіркуватого присмаку – баклажани, чорноплідна горобина, спаржа та ін.;

– руйнується поверхневий  восковий шар плодів з утворенням дрібних тріщин на шкірці, що запобігає  утворенню великих тріщин, сповзанню шкірочки і розтріскуванню – сливи, виноград, деякі сорти яблук;

– покращується смак терпких  плодів.

Ошпарювання – короткочасна обробка поверхні об’єкту гарячою водою або парою при температурі нижче 100 ^оС. Мета ошпарювання – послабити зв'язок між частинами, які потрібно видалити під час обробки – волосся. щетину, роговий башмак, пір’я, і самим об’єктом – тушкою, субпродуктом, а також зменшення механічної міцності шарів  епідермісу, слизової оболонки, які видаляються. Наприклад, ошпарювання рубців великої рогатої худоби, сичугів свиней та великої рогатої худоби призводить до послаблення зв’язку слизистої оболонки зі стінкою шлунка при 62-65 ^оС. Язики ошпарюють для послаблення зв’язку між сполучною оболонкою – шкірою, та тілом язика при 75-80 ^оС.

Розварювання – сировини проводиться в киплячій воді або парою для руйнування структури тканини і полегшення протирання при виготовленні фруктового або овочевого пюре, соків з м’якоттю, консервів для дитячого і дієтичного харчування. При розварюванні в сировині проходять ті ж фізико-хімічні зміни, що і при бланшуванні, але ступінь дещо інша, тому що теплова обробка триває довше – від 15 до 25 хв при температурі 100-110 ^оС;