Фізико-хімічні методи консервування

 

До фізико-хімічних методів консервування належать такі методи, при яких фізична дія на продукти призводить до зміни їхнього хімічного складу (сушіння) або внесення хімічних речовин викликає зміни фізичних властивостей (використання солі та цукру). Фізико-хімічні методи консервування в цілому базуються на підвищенні осмотичного тиску в клітинах шляхом збільшення концентрації сухих речовин. Інактивація ферментів відбувається за рахунок часткового їх зневоднення.

Висушування — один з найдавніших методів консервування харчових продуктів. Він грунтується на тому, що з продукту видаляється значна кількість вологи і створюються несприятливі умови для розвитку мікроорганізмів. Цей метод консервування широко використовують для подовження строків зберігання плодів, ягід, грибів, овочів, молока. Більшість харчових продуктів висушують до залишкового вмісту вологи 4-14%. Вміст вологи, яка залишається у продукті після висушування, і режими висушування залежать від хімічного складу продуктів. У продуктах, які містять багато цукрів (виноград, дині, сливи, кавуни тощо), можна залишати більше вологи, оскільки в них дія мікроорганізмів припиняється не тільки за рахунок видалення води, а й завдяки зростанню осмотичного тиску при підвищенні концентрації цукрів. Ось чому картоплю сушать до вологості 4%, а виноград - до 23%.

Під час висушування змінюються форма й об'єм продукту внаслідок ущільнення тканин. Від ступеня ущільнення залежать зовнішній вигляд і пористість продукту. Чим менша пористість, тим гірше його набухання. У процесі висушування разом з вологою легко видаляються і леткі ароматичні речовини, що впливає на органолептичні властивості висушених продуктів.

Висушені продукти в порівнянні зі свіжими добре зберігаються при створенні оптимальних умов, зручні при транспортуванні, займають менший об'єм, мають більшу енергетичну цінність. Але під час висушування відбуваються невідновні зміни у білках, крохмалі, що позначається на споживних властивостях продуктів.

У харчовій промисловості використовуються різні способи висушування залежно від консистенції продуктів. Так, для рідин найпоширеніше розпилювальне висушування. При цьому виді висушування рідкий продукт за допомогою форсунок чи дисків розпилюється на дрібні крапельки, назустріч яким у сушильних камерах рухається повітря, нагріте до 140-160°С, і на дно камери падає сухий порошок, який має температуру 75-78°С. Короткочасність дії високої температури (кілька секунд) дає можливість майже повністю зберігати термолабільні речовини (вітаміни, білки).

Для плодів, овочів, ягід, зерна перспективним можна вважати висушування у віброкиплячому шарі. Зерно чи подрібнені шматочки плодів та овочів розкладають на сітку і продувають знизу повітрям з певною швидкістю. Внаслідок інтенсивного переміщування відбувається рівномірний контакт продукту з нагрітим повітрям і час висушування скорочується удвічі-утричі, а одержані висушені овочі й плоди мають високу якість, швидко обводнюються і розварюються.

Гарні результати щодо якості висушених продуктів дає сублімаційне сушіння, яке засновано на видаленні води із заморожених продуктів шляхом сублімації, тобто безпосереднього переходу льоду в пару, без утворення рідкої фази. Сушіння відбувається в умовах глибокого вакууму.

Процес сублімаційного сушіння відбувається в три стадії.

На першій стадії продукт швидко заморожують протягом 15-20 хв до температури — 17°С у товщі продукту. На цій стадії з продукту за рахунок сублімації виділяється 10-15% вологи.

На другій стадії відбувається зневоднення внаслідок нагрівання плит, на яких знаходиться продукт. При цьому продукт не розморожується, кристали льоду випаровуються, не переходячи в рідку фазу. На цьому етапі, який продовжується залежно від виду та розмірів сировини від 10 до 20 годин, продукт втрачає до 80% вологи.

Третя стадія — це теплове вакуумне сушіння, при якому з висушуваного продукту видаляються залишки адсорбційно-зв'язаної води. Вона продовжується 3-4 год.

Висушений таким способом продукт має вологість 3-6%.

Сублімаційне сушіння водночас являє собою два способи консервування: заморожування продукту та його висушування в замороженому стані. Завдяки цьому мікроструктура, об'єм, склад і властивості продукту зберігаються майже повністю. Продукт має хорошу пористість. При зануренні у воду швидко відновлює початковий вигляд та властивості, може довго зберігатися при плюсових температурах, внаслідок чого суттєво зменшується вартість його зберігання. Недоліком продуктів, одержаних при сублімаційному висушуванні, є те, що через пористу структуру вони мають велику сумарну поверхню зіткнення з киснем повітря і тому швидко окислюються. Перед використанням продукти сублімаційного сушіння треба піддати регідратації - обводнюванню. Для цього їх занурюють у теплу воду або розчини речовин (цукру, кислоти, солі), які покращують органолептичні властивості продукту. Під час регідратації пори заповнюються водою, а потім починається взаємодія води з компонентами продукту. Час регідратації від 1 до 30 хв.

Перспективним є висушування ягід і плодів осмотичним зневодненням. Цей метод обробки полягає в тому, що підготовлену сировину витримують у теплому насиченому цукровому сиропі (концентрація цукру 70%) для часткового переходу води з клітин плодів у сироп. Перехід цукру із сиропу в плоди незначний. Частково зневоднені таким способом плоди висушують. Вміст залишкової вологи в таких продуктах близько 10%. Продукт має хороший аромат, світлий колір і може використовуватися як готова десертна страва.

В'ялення — це спосіб консервування, який полягає у повільному зневодненні заздалегідь посолених м'ясних або рибних продуктів у природних умовах. В'ялення відрізняється від сушіння тим, що підготовлені продукти витримують певний час на відкритому повітрі. Під дією сонячного світла і повітря у продуктах активізуються ферментативні процеси. Білки частково денатурують й ущільнюються, м'язові тканини просочуються жиром, набуваючи янтарно-жовтого кольору, і стають напівпрозорими. Водночас у продукті відбуваються й окислювальні процеси. Все це надає готовим виробам приємного специфічного смаку й запаху. Для в'ялення використовують воблу, тарань, палтус, делікатесні баликові вироби з осетрових і лососевих риб. Вміст вологи у в'ялених рибних товарах повинен бути 38-45%.

Кухонну сіль - у концентрації 8-16% використовують для консервування риби і м'яса. При засолюванні відбувається дифузійно-осмотичний обмін, змінюються консистенція і структура продукту, формуються специфічний смак і аромат. Завдяки тому, що з клітин мікроорганізмів, які містяться в концентрованому розчині солі, видаляється вода, здійснюється плазмоліз (зневоднення) протоплазми, що призводить до втрати життєдіяльності клітин.

Для оселедців і лососевих риб використання солі є одним з найкращих способів консервування, оскільки у процесі дозрівання цих риб у розсолі формуються їхні високі споживні властивості. При засолюванні свинини також утворюються специфічні приємні смак і запах.

Для більшості харчових продуктів цей спосіб консервування менш ефективний, бо у розсіл переходить значна частина цінних водо- і солерозчинних речовин, м'язові тканини м'яса і риби стають жорсткими, несоковитими, бульйон з таких продуктів ненасичений.

Використання цукру у концентрації не менше як 65% ефективне при виготовленні фруктово-ягідних кондитерських виробів: варення, джемів, повидла тощо. При одержанні цих виробів залишок вологи видаляють випаровуванням, внаслідок чого ще більше підвищується осмотичний тиск. Якщо при виготовленні цих продуктів концентрація цукру знижується до 55%, то для підвищення стійкості консервованих виробів їх додатково треба пастеризувати і герметично закупорювати.