При термической обработке используются две основные температурные категории: пастеризация и стерилизация. Основной целью термической обработки пищевых продуктов является снижение или уничтожение микробной активности, снижение или уничтожение активности ферментов, а также проведение физических или химических изменений для приведения продуктов питания к определенному стандарту качества. например желатенизация крахмала и денатурация белков для производства съедобных продуктов питания. В пищевой промышленности применяется несколько видов термической обработки.
Бланширование
Основная цель бланширования — разрушить активность ферментов во фруктах и овощах. Он предназначен не как единственный метод консервации, а как предварительная обработка перед замораживанием, сушкой и консервированием. Другие функции бланширования включают: • Снижение поверхностного микробного загрязнения • Смягчение тканей овощей для облегчения наполнения контейнеров • Удаление воздуха из межклеточных пространств перед консервированием.
Бланширование и инактивация ферментов
Замораживание и обезвоживание недостаточны для инактивации ферментов, поэтому можно использовать бланширование. Условия консервирования могут обеспечивать достаточное время для активности фермента. Ферменты – это белки, которые денатурируются при высоких температурах и теряют свою активность. К ферментам, вызывающим потерю качества, относятся липоксигеназа, полифенолоксидаза, полигаактуроназа и хлорофиллаза. К термостойким ферментам относятся каталаза и пероксидаза.
Методы бланширования
Бланширование проводится при температуре до 100°C с использованием горячей воды или пара при атмосферном давлении или близком к нему. Сообщалось об использовании бланшировщиков с псевдоожиженным слоем, в которых используется смесь воздуха и пара. Преимущества включают более быстрый и равномерный нагрев, хорошее перемешивание продукта, уменьшение количества сточных вод, более короткое время обработки и, следовательно, снижение потерь растворимых и термочувствительных компонентов. Также для бланширования можно использовать микроволновые печи. Преимущества включают быстрый нагрев и меньшую потерю водорастворимых компонентов. К недостаткам относятся высокие капитальные затраты и потенциальные трудности с обеспечением равномерности нагрева.
Паровые бланширователи
Это предпочтительный метод для пищевых продуктов с большой площадью поверхности разреза, поскольку потери на выщелачивание ниже. Обычно пищевой материал транспортируется на сетчатой ленте или вращающемся цилиндре через атмосферу пара, время пребывания контролируется скоростью конвейера или вращением. Часто бывает плохая равномерность нагрева нескольких слоев пищи, поэтому достижение необходимой температуры в центре приводит к перегреву внешних слоев. Индивидуальное быстрое бланширование (IQB) включает в себя первый этап, на котором один слой продукта нагревается до температуры, достаточной для инактивации ферментов, и второй этап, на котором глубокий слой продукта выдерживается в течение достаточного времени, чтобы обеспечить температуру в центре. каждого куска до увеличения до уровня, необходимого для инактивации. Сокращенное время нагрева (например, для моркови, нарезанной кубиками 10 мм, нагрев 25 с и выдержка 50 с по сравнению с обычным бланшированием в течение 3 минут) приводит к более высокой эффективности использования энергии. пар увеличивается с 0,5 кг для обычных паровых бланширователей до 6-7 кг для IQB.
Бланширователи с горячей водой
Включает различные конструкции, которые удерживают продукты в горячей воде (от 70 до 100°C) в течение определенного времени, а затем перемещают их в секцию обезвоживания/охлаждения. В бланшировщиках этого типа продукты попадают в медленно вращающийся барабан, частично погруженный в горячую воду. Он переносится внутренними рейсами, время пребывания контролируется скоростью вращения. Бланширователи труб состоят из изолированных трубок, по которым циркулирует горячая вода. Пища дозируется в поток, время пребывания контролируется длиной трубы и скоростью воды. Бланшировочная машина имеет три секции: стадию предварительного нагрева, стадию бланширования и стадию охлаждения. Поскольку продукты питания остаются на одной ленте на протяжении всего процесса, вероятность их физического повреждения снижается. Благодаря рекуперации тепла, встроенной в систему, на каждый кг пара можно бланшировать от 16 до 20 кг продукта по сравнению с 0,25–0,5 кг на кг потока в обычных бланшерах с горячей водой.
Тестирование эффективности бланширования
Чрезмерное бланширование приводит к потере качества из-за перегрева, тогда как недостаточное бланширование приводит к потере качества из-за повышенной активности ферментов, поскольку ферменты активируются, а субстраты высвобождаются при нагревании. Тест на пероксидазу в овощах используется для выявления инактивации ферментов. Этот фермент сам по себе не участвует в разложении, но относительно термоустойчив и его легко обнаружить. Он заключается в добавлении раствора гваякола и раствора перекиси водорода и наблюдении за развитием коричневого цвета, указывающим на активность пероксидазы. Полная инактивация не всегда необходима – зеленая фасоль, горох и морковь с некоторой остаточной активностью пероксидазы показали адекватные качества хранения при температуре -20°C, а для других овощей (например, брюссельской капусты) необходима нулевая активность пероксидазы.
Цель пастеризации
Пастеризация — это относительно мягкая термическая обработка, при которой пища нагревается до необходимого уровня. Щелочная фосфатаза — это природный фермент сырого молока со значением D, аналогичным значению термостойких патогенов, поэтому ее обычно используют в качестве индикатора адекватной пастеризации. Если обнаруживается активность фосфатазы, предполагается, что пастеризация недостаточна. Пастеризация обычно используется для уничтожения всех болезнетворных организмов (например, пастеризация молока) или для уничтожения или уменьшения количества организмов, вызывающих порчу, в определенных пищевых продуктах, например, в молочных продуктах.
Эти температуры эквивалентны и достаточны для уничтожения наиболее термочувствительных из неспорообразующих патогенных организмов. Температуры пастеризации молока также достаточны для уничтожения всех дрожжей, плесени, грамотрицательных бактерий и многих грамположительных. Две группы микроорганизмов, которые выживают при температуре пастеризации, используемой в молоке:
Термодурические: организмы, которые могут выжить при воздействии относительно высоких температур, но не обязательно растут при этих температурах, например. Стрептококк и лактобактерии. Термофилы: организмы, которые не только выживают при относительно высоких температурах, но и требуют высоких температур для своего роста.
Метод пастеризации Существует ряд основных методов пастеризации, широко используемых в промышленности. Периодический метод (выдержки). В этом методе каждая частица (например, молоко) должна быть нагрета как минимум до 63°C и выдержана в течение не менее 30 минут, однако в настоящее время этот метод не используется в коммерческих целях.
Высокотемпературное кратковременное воздействие (HTST)
В этом методе происходит нагревание каждой частицы молока не менее чем до 72°С и выдержка не менее 15 секунд. Осуществляется как непрерывный процесс. Ультратермическая обработка (UHT), стерилизующая обработка, также может проводиться с использованием более высоких температур и более короткого времени, например. 1 с при 135°C. Типичное оборудование, используемое для этого метода, включает в себя: • Пластинчатый теплообменник (ПТО) • Удерживающую трубку, размер которой обеспечивает правильное время обработки • Резервуары для хранения – для хранения сырого и пастеризованного молока • Балансный резервуар – для поддержания полного потока и приема возвратного молока, если температура не достигнута. • Система контроля и мониторинга – регистрирует температуру и направляет поток обратно в уравнительный резервуар, если правильная температура не достигается.
Пастеризация упакованных продуктов
Некоторые жидкие продукты (например, пиво и фруктовые соки) после разлива в контейнеры пастеризуются. Если продукты упаковываются в стекло, обычно используется горячая вода, чтобы снизить риск поломки из-за термического удара. Максимальная температура между контейнером и жидкостью составляет 20°C для нагрева и 10°C для охлаждения. Металлическую и пластиковую тару можно пастеризовать паровоздушными смесями или горячей водой. Пастеризаторы могут быть периодического или непрерывного действия. Простым типом партии может быть водяная баня, в которой ящики с пищевыми продуктами нагреваются до заданной температуры, а затем охлаждаются путем слива и добавления холодной воды. Непрерывная версия может транспортировать контейнеры через партию горячей воды, а затем через ванну с холодной водой. Паровые туннели также могут использоваться с преимуществом более быстрого нагрева, что приводит к более короткому времени пребывания и меньшему размеру оборудования. Температуру в зонах нагрева можно регулировать в зависимости от количества присутствующего воздуха. Кислые продукты, такие как фрукты или подкисленные овощи, такие как свекла, можно пастеризовать в автоклаве.