VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

The history of the preservation of the ancient times to the present day. Study of physical and chemical methods. Comparison of the technological characteristics of the various types of canning. The advantages and disadvantages of conservation techniques to influence the final product. Shown interchangeability preservatives.

Для продления сроков хранения и сокращения потерь пищевых продуктов используют специальную обработку - консервирование (от лат. conservation- предохранение от разрушения, порчи). Известно несколько методов консервирования- это физические, физико-химические, биохимические, химические и комбинированные.

История консервирования

История консервирования уходитсвоими корнями глубоко в древние века. Первые, изготовленные человеком консервы, были обнаружены при раскопках гробницы фараона Тутанхамона. Это были жареные утки залитые оливковым маслом, находящиеся в глиняных чашах. Эти консервы пролежали в земле более 3 000 лет, но сохранили все свои питательные свойства.

История современного консервирования началась в 1795 году, когда император Наполеон пообещал премию тому, кто найдет простой и доступный способ сохранения пищи. Победителем конкурса в 1809 году стал парижский повар Николя Франсуа Аппер. Он доказал факт - если стеклянные или керамические банки заполнить вареньем, жареным мясом, наглухо их закупорить и кипятить в воде, то содержимое банок не испортится и останется вполне съедобным около года. Он не знал, почему приготовленная таким образом пища остается свежей. Только пятьдесят лет спустя французский ученый Луи Пастер открыл существование бактерий и дал научное объяснение консервированию.

Физико-химические методы

Физико-химические методы – это консервирование продуктов поваренной солью, сахаром и сушкой.Сушка - самый старый метод консервирования. Она основана на ограничении роста и развития микроорганизмов при минимальном содержании в сухих продуктах влаги. Известно несколько способов удаления влаги из продуктов - конвективный, контактный, сублимационный, обработка термоизлучением др.

ВИД СУШКИ	ТЕМПЕРАТУРА	ДЛИТЕЛЬ-НОСТЬ	НЕДОСТАТКИ	ДАВЛЕНИЕ
КОНВЕКТИВНАЯ	80-120 ̊С	3-10 ч.	ДЛИТЕЛЬНОСТЬ СУШКИ ВЕЛИКА, ОКИСЛЕНИЕ ВИТАМИНОВ, УХУДШЕНИЕ ВКУСА, АРОМАТА И ЦВЕТА ВЫСУШ. ПРОДУКТА	-
СУБЛИМАЦИЯ	-17 ̊С и ниже	сутки	ПЕРИОДИЧНОСТЬ,ДЛИТЕЛЬНОСТЬ И ЭНРГОЕМКОСТЬ ПРОЦЕССА, СЛОЖНОСТЬ ОБОРУДОВАНИЯ	133-266Па
К Таблица 1. ОНТАКТНАЯ	100 ̊С	4-12 сек.	ПРОИСХОДИТ ДЕНАТУРАЦИЯ БЕЛКОВ, ПРОЦЕССЫ МЕЛАНОИДИНО И КАРАМЕЛЕОБРАЗОВАНИЯ	ДАВЛЕНИЕ ПАРА В ВАЛЬЦАХ 0,3-0,5 МПа

Конвективная сушка

Наибольшее распространение имеет сушка продуктов нагретым воздухом - конвективная. Удаление влаги осуществляется подогретым воздухом (температура 80-120 ºС) в сушильных установках, состоящих из сушильной камеры и калорифера. При конвективной сушке физическая сущность процесса сводится к удалению влаги из материала за счет разности парциальных давлений над материалом и в окружающей среде . Процесс сушки происходит при условии, что . При равенстве парциальных давлений наступает состояние равновесия и процесс сушки прекращается. При этом в материале установится влажность, называемая равновесной . Если сушить материал до влажности ниже равновесной, то , и материал начнет увлажняться.

При сушке удаление влаги с поверхности связано с диффузией влаги изнутри материала к поверхности. Эти два процесса должны находиться в строгом соответствии, в противном случае возможно пересыхание материала и ухудшение его качества.

Недостатки: сушка длительна по времени (3-10 час);применяемая температура (80-120 0С) является оптимальной для ферментов и микроорганизмов, что приводит к окислению витаминов, ухудшению вкуса, аромата и цвета высушенного продукта.[См. литература 1](См.Таблица 1)

Контактная сушка

Контактная сушка основана на передаче теплоты материалу при соприкосновении с горячей поверхностью. Воздух при этом способе является влагопоглотителем. Коэффициент теплоотдачи в десятки раз выше, чем при конвективной сушке. Температура в разных слоях материала различна: наибольшая – у слоя, который контактирует с греющей поверхностью, наименьшая – у наружного слоя. Влагосодержание в процессе сушки данным способом постепенно увеличивается от слоев, соприкасающихся с нагретой поверхностью, к наружным слоям.

Сушка происходит в вальцовых сушильных установках. Продолжительность сушки определяется одним поворотом вальцов. При этом способе обезвоживания продукт подается непрерывным потоком на горячую поверхность барабана-вальца и высушивается за 4-12 сек. Готовый продукт с помощью специальных скребков снимается с поверхности барабанов в виде пленки, а затем размалывается в порошок. Недостатки: при контакте компонентов продукта с нагретой поверхностью происходит денатурация белков, происходят процессы меланоидино- и карамелеобразования, а также потери ароматических веществ.(См. Таблица 1)[См. литература 2]

Сублимационная сушка

Сублимационная сушка - это сушка замороженных продуктов в вакууме с остаточным давлением 133-266 Па.Протекает эта сушка в три стадии:

1)быстрое замораживание продукта (температура достигает минус 17 ºС и ниже) в течение 15-20 мин . На этой стадии удаляется 10-15 % влаги;

2) обезвоживание материала за счет нагрева плит, на которых находятся высушиваемые продукты. При этом продукт не размораживается, кристаллы льда испаряются, минуя жидкую фазу, и он теряет до 80 % влаги. Продолжительность стадии составляет 10-20 ч.;

3) тепловая вакуумная сушка. На этой стадии удаляется оставшаяся влага.

Продолжительность этой стадии -3-4 ч.Т.о высушенный продукт имеет влажность 3-6%.

Продукты сублимационной сушки сохраняют витамины, свои питательные и вкусовые достоинства, цвет. Однако эти продукты необходимо предохранять от воздействия кислорода, водяных паров и света, упаковывая их в пакеты из пластической пленки, подвергнутые продувке азотом. Недостатки: периодичность, длительность и энергоемкость процесса, сложность оборудования и высокая гигроскопичность высушенного материала, высокостоимость. (См. Таблица 1)

Сушка термоизлучением

Сушка термоизлучением–использование инфракрасных лучей (ИКЛ).

ИКЛ – невидимые тепловые лучи с длиной волны от 0,77 до 340 мкм. Для сушки продуктов используют коротковолновые инфракрасные лучи с длиной волны около 1,6-2,2 мкм. При термоизлучении к материалу подводится тепловой поток в 30-70 раз мощнее, чем при конвективной сушке. Количество теплоты, переданной инфракрасными лучами (Q), зависит от приведенной степени черноты тела (ε), взаимного расположения поверхности излучения и поглощения (ψ) и от разности абсолютных температур источника излучателя (Т1) и поглощающего материала (Т2):

Q = _*ψ*[(T1/100)^4 – (T2/100)^4 ]

_= _*_/_^2, где_ - коэффициент излучения абсолютно черного тела, равный 5,7 Вт/(м^2*К); _ и _-коэффициенты излучения, соответственно источника ИКЛ и высушиваемого материала, Вт/(м^2*К).

Для ускорения процесса сушки необходимо, чтобы инфракрасные лучи проникали в материал на достаточную глубину. Это зависит от пропускной способности материала и от длины волны ИКЛ: чем меньше длина волны, тем выше проникающая способность инфракрасных лучей. При сушке ИКЛ в материале возникают перепады температур, под действием которых влага перемещается по направлению теплового потока внутрь материала. В период прекращения подачи ИКЛ из-за интенсивного испарения температура поверхности резко снижается, и влага перемещается из центральных слоев к поверхностным, где и испаряется. По характеру ИКЛ различают терморадиационные сушилки с электрическим и газовым обогревом. Сушилки с газовым обогревом более экономичны и обеспечивают более равномерную сушку, в отличие от сушилки с электрическим обогревом.[См.литература 3]

Сравнивая виды сушки, можно сказать, что наиболее экономичной является конвективная сушка, т.к. она не требует какого-либо специального оборудования, в отличие от сублимационной сушки, которая протекает в вакуумной камере при низких температурах. Процесс сублимационной сушки идет не столь интенсивно, как при положительных температурах (контактная, конвективная сушки).

Консервирование солью и сахаром

Клеточные мембраны обладают свойствами избирательной проницаемости. Вода проходит через мембраны в результате осмоса. Осмос - это движение молекул воды через полунепроницаемые мембраны из области меньшей концентрации в область большей концентрации растворенного вещества. При погружении продукта в раствор соли или сахара раствор этих веществ высасывает влагу из клеток. Клетка обезвоживается и происходит сжатие цитоплазмы (плазмолиз).Так как клетки микроорганизмов теряют влагу, то они утрачивают свою способность к размножению, и погибают. Концентрация солив растворе должна быть не менее 10%, а сахара -65 %.

Консервирование солью используют в основном для соления овощей, мяса, рыбы. Консервирование сахаром применяется при производстве фруктово-ягодных кондитерских изделий, сиропов, сгущенного молока и т.д.[См. литература 4]

Осмотическое давление внутри клеток можно рассчитать по уравнению Клайперона-Менделеева:

где m - масса растворенного вещества, кг;

M - его молекулярный вес, кг/моль;

V - объем, занимаемый раствором, м^3;

T - абсолютная температура, К;

R - универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/моль*К).

Из формулы видно, что чем меньше молекулярная масса растворенного вещества, тем больше осмотическое давление. Так, формула сахара - С12Н22О11, а его молекулярная масса - 342. Формула поваренной соли NaCl, молекулярная масса - 58,5. Следовательно, соотношение молекулярных масс сахара и поваренной соли равно 5,846, таким образом, для получения одинакового осмотического давления в клетках продукта масса сахара в растворе должна быть в 5,846 раза больше, чем масса поваренной соли.

Теперь рассмотрим, каким должно быть количество воды для соли и сахара, чтобы получить указанные концентрации. Для получения 10 %-го раствора соли необходимо взять 0,111 кг соли и 1 кг воды, а чтобы получить 65 %-ю концентрацию сахара, количество сахара должно быть равно: 0,111٠5,846 = 0,648 кг, а воды - 0,348 кг.

Следовательно, консервирование продуктов происходит в растворах соли (рассолах) и в сахарном сиропе.

В настоящее время в связи сложившейся экологической ситуацией в стране и в мире наиболее актуальной является проблема здорового питания населения. Одним из наилучших способов решения этой проблемы является консервирование продуктов. Т.к. консервированные овощи не содержат такие микроорганизмы, как:

1.Кишечная палочка,

2.Сальмонелла,

3.Стафилококк.

Также главным аргументом в пользу консервированных овощей является тот факт, что уровень фитохимической активности в них намного выше, чем даже в свежесобранных овощах.

Список литературы

1. . http://studopedia.ru/2_103127_naznachenie-metodi-i-fizicheskie-osnovi-sushki.html

2. http://www.prosushka.ru/66-osobennosti-konduktivnoj-sushki.html

3. http://www.studmed.ru

4. http://books.ifmo.ru/file/pdf/1579.pdf

Код для цитирования: Скопировать