Сравнительный анализ использования различных физических методов обработки пищевых продуктов с целью увеличения их хранимоспособности
Зарегистрируйся в два клика и получи неограниченный доступ к материалам,а также
промокод
на новый заказ в Автор24. Это бесплатно.
Фрукты используются как для непосредственного употребления в пищу, так и для производства широкого ассортимента пищевых продуктов. Валовые сборы фруктов в России за последние 10 лет увеличились более, чем на 25 % и в 2018 году составили около 30000 тыс. тонн. В настоящее время актуальным является поиск решений проблемы обеспечения длительного хранения фруктов со средним или малым сроком хранения, так как потери их массы и снижение качества от микробиальной порчи в процессе длительного хранения значительны.
К физическим волновым методам обработки фруктов относится обработка:
инфракрасным излучением (ИК);
электромагнитным излучением сверхвысокой частоты (СВЧ);
ультрафиолетовым излучением (УФИ);
в электростатическом поле;
электроконтактная обработка;
электромагнитная обработка;
в акустическом поле
Рассмотрим каждый из перечисленных методов более подробно.
Инфракрасное излучение (рис. 1) (ИК) — это электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны м) и коротковолновым радиоизлучение ( м) [11].
Рисунок 1 - ИК-излучение
Волны инфракрасного излучения при взаимодействии с объектом преобразуются в теплоту.
Возможность объекта осуществлять поглощение ИК-излучений находится в зависимости, во-первых, от такого параметра, как длина волны, а, во-вторых, от оптических качеств самого объекта.
ИК-излучение в спектре электромагнитных волн охватывается диапазоном длин волн 0,76-0,750 мкм. Последний разбивается на 3 группы:
длинноволновый - 750-25 мкм;
средневолновый - 25-2,5 мкм;
коротковолновый - 2,5-0,76 мкм [26].
В работе [4] показано, что объект способен пропускать инфракрасное излучение на глубину до 10 мм.
Инфракрасное излучение активно применяется в пищевой промышленности при сушке плодов. Процесс построен на том, что молекулы воды, находящиеся в плодах, поглощают волны определенной длины, нагреваются и уменьшаются. В то же время ткань плода не поглощает лучи. Удаление влаги происходит при температуре 40-60 ºС. При недолгом замачивании в воде, происходит восстановление натуральных свойств: цвет, аромат, вкус. Этот метод имеет свое преимущество:
максимальное сохранение витаминов и ценных биологических веществ;
сохраняется состав и свойства фруктов;
при обработке происходит частичная инактивация микрофлоры;
уменьшение объема и массы сырья, что уменьшает площадь занимаемой территории при хранении;
увеличение срока хранения.
СВЧ излучение – это электромагнитное излучение, имеет сантиметровый, дециметровый, миллиметровый диапазоны длин волны (от 1 м – при частоте 300 МГц, – до 1 мм – при частоте 300 ГГц).
Обработка овощей, фруктов в СВЧ-поле применяется при размораживании сырья, при размягчении, нагревании, при стерилизации. Нагрев СВЧ энергией – это метод нагревания продукта на молекулярном и атомном уровне; поля оказывают воздействие на движение электронов, что приводит трансформации СВЧ энергии в тепловую энергию (рис. 2) [8].
Рисунок 2 - СВЧ-установка для высокоинтенсивной тепловой обработки сельскохозяйственной продукции
При СВЧ-обработке, излучение проникает по всему объему сырья, равномерно его нагревая. Огромным преимуществом СВЧ-обработки является экономия времени, так как процесс происходит достаточно быстро. Разное сырье по-разному реагирует на обработку. Если сырье не содержат влаги и плохо проводят электрические волны, то они не нагреваются. Если сырье содержит много влаги, то происходит нагрев и влага, которая испаряется из продукта, преобразуется в пар и уносит с собой некоторое количество энергии, которая используется на дополнительную сушку – конвективную. Температура внутри сырья выше, чем на поверхности, за счет выделения влаги, которая охлаждает поверхность фруктов.
Для сушки фруктов используется частота 2, 45 ГГц, что позволяет обрабатывать плоды диаметром до 10 см. Если диаметр плодов превышает 10 см, то фрукты необходимо нарезать и периодически переворачивать.
Во избежание потери витаминов и полезных биологических веществ, температура сушки не должна превышать 70ºС. Если необходимо высушить большую партию сырья, нужно повысить температуру сушки и использовать принудительное вентилирование. При 70ºС происходит уничтожение вредных микроорганизмов.
При воздействии СВЧ-излучением на фрукты, качество сока улучшается, а выход сока из плодов возрастает из-за увеличения клеточной проницаемости за счет расширения объема воздуха и паров воды, которые находятся в клетках. (Джаруллаев)
Можно сделать вывод, что при обработке фруктов с использованием сверхвысокочастотных волн:
увеличивается выход и качество сока;
увеличивается хранимоспособность;
частично уничтожаются патогенные микроорганизмы.
Но в сравнении с обработкой инфракрасным излучением, количество витаминов и полезных веществ уменьшается за счет использования более высокой температуры воздействия
Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы
.
Ультрафиолетовое излучение (рис. 3) охватывает область электромагнитных колебаний, между видимым и рентгеновским излучением, с длинами волн λ 10-400 нм.
Ультрафиолетовое излучение обладает большой энергией и поэтому оказывает сильное химическое и биологическое действие. В зависимости от длины волны, действие тех или иных участков УФ спектра будет неодинаковым. Этот диапазон называется бактерицидной областью. Широкое применение бактерицидного эффекта ультрафиолетового излучения для консервирования пищевых продуктов ограничивается их малой поникающей способностью, не превышающей долей миллиметра. По этой причине ультрафиолет может применяться преимущественно для стерилизации поверхностей при условии, что в продукте глубинные слои не будут иметь микрофлоры.
Рисунок 3 - УФ-излучение
Особенностью ультрафиолетового излучения является способность вызывать в облучаемых телах изменения (фотохимический эффект). Он активно проявляется при длине волны не менее 290 нм.
Появление фотохимического эффекта в клетках микроорганизмов и телах вирусов при соответствующих условиях может сопровождаться их инактивацией. Инактивация преимущественно связана с адсорбцией ультрафиолетовых лучей нуклеиновыми кислотами. Адсорбция сопровождается разрывом водородных связей, а также денатурационными изменениями веществ.
Чувствительность микроорганизмов к действию ультрафиолетового излучения уменьшается с увеличением размеров клеток. Поэтому стойкость плесеней к действию ультрафиолетовых лучей существенно превосходит ту, которую демонстрируют бактерии. Впрочем, разные плесени проявляют разную реакцию на облучение. Клетки одной культуры демонстрируют разную стойкость к воздействию ультрафиолетового излучения: из всей их массы 70-80% гибнут при условии, что лучистая энергия была задействована по минимуму, а оставшиеся 20-30% - когда ее задействовали в 3-4 раза больше [2].
В случае, когда на споры или бактерии оказывается многократное мгновенное действие УФ-излучения, для того, чтобы их уничтожить, нужно будет затратить гораздо большее количество энергии, нежели понадобится в условиях беспрерывного облучения с такой же продолжительностью.
Под действием ультрафиолетовых лучей происходит не только денатурация белков, но и разрушение двух- и трехмерных структурных решеток белковых частиц до отдельных полипептидных цепей. Сложные белковые молекулы протеидов - мио- и гемоглобина, а также липопротеидов, нуклеопротеидов разрушаются.
При наличии кислорода ультрафиолетовые лучи вызывают переход оксимиоглобина в метмиоглобин. Если воздействие ультрафиолетовых лучей длительное, то инактивируются ферменты. Данные изменения протекают даже в пищевых продуктах на глубине до 0,1 мм.
Достаточно сильно ультрафиолетовые лучи действуют на жиры, стимулируя процессы их окисления.
Применять ультрафиолетовые лучи для предотвращения микробиальной порчи продуктов можно только тогда, когда продукт на глубине почти стерилен или развитие микробов в толще предотвращено или сильно замедлено.
Так как ультрафиолетовые лучи имеют ограниченную проникающую способность, то на режим облучения в существенной степени влияет характер поверхности продукта. Небольшие неровности, шероховатость, складки – отлично защищают споры, клетки от действия ультрафиолетовых лучей. На основании этого, фрукты, которые имеют гладкую поверхность, лучше всего сохраняются после обработки УФ лучами.
Электроконтактные методы обработки реализуются посредством прямого контакта между фруктами и электротоком. Данный комплекс методов задействуется, когда необходимо нагреть растительное сырье или подвергнуть его электроплазмолизу.
Электроплазмолизом называют метод, при котором электрический ток разной частоты и электрические импульсы определенной частоты оказывают воздействие на сырье. За этим методом прочно закреплен статус перспективного способа, с помощью которого растительное сырье готовится к экстрагированию. Когда электрический ток оказывает воздействие на плодоовощное сырье, то возрастает уровень проницательности, который присущ растительным клеточным мембранам, вследствие чего сокоотдача плодоовощного сырья также возрастает [30].
Алгоритм работы электроплазмолизатора с подвижными электродами-вальцами следующий: осуществляется встречное вращение двух горизонтальных электродов (2), а к ним подводится электроток, напряжение которого составляет 220 В. Из бункера в зазор между вальцами поступает свежее сырье (1), а в приемник осуществляется сбор сока
50% дипломной работы недоступно для прочтения
Закажи написание дипломной работы по выбранной теме всего за пару кликов. Персональная работа в кратчайшее время!
