Микробиологическая безопасность муки и хлебобулочных изделий СВЧ излучением

Для продуктов, получаемых в результате переработки зерна — муки, хлеба, хлебобулочных изделий, специфично заражение вредоносными возбудителями бактериозов — спорообразующими бактериями рода Bacillus, вызывающими картофельную болезнь хлеба.

Высокая термоустойчивость спор приводит к исключительной жизнеспособности бактерий в процессе выпечки хлеба и могут вызвать у человека ряд таких заболеваний, как артриты, эндокардиты, перитониты, менингиты.

Под действием протеолитических ферментов вредоносных бактерий образуются продукты распада белков, придающие хлебу резкий специфический запах. Эта продукция непригодна в пищу человеку и животным.

Проблема микробиологической безопасности хлеба и хлебобулочных изделий

В связи с высокой микробной подверженностью зерна заражению микрофлорой возникла проблема микробиологической безопасности хлеба и хлебобулочных изделий. Зерно, как любая живая экологическая система, подвержено влиянию внешних природных факторов, что может приводить к снижению качества, ухудшению физических, химических и технологических свойств.

В полевых условиях сложно выполнить профилактику неблагоприятных факторов. Низкое качество зерна и высокая степень загрязнения усложняют его хранение, переработку. Низкое качество отрицательно влияет на качество и безопасность готовой продукции — муки и мучных изделий.

Методы обеззараживания продовольственного сырья и продуктов

Один из вариантов — использование химических препаратов в целях обеззараживания, но в случае продовольственного продукта это не всегда приемлемо. Возможно применение лучистой энергии инфракрасных и ультрафиолетовых лучей. К сожалению эти методы обезвреживают только микроорганизмы, находящиеся на поверхности, а споры их не уничтожаются.

Именно поэтому зерно поставляемых помольных партий может поступать с высокой степенью зараженности микрофлорой. Технологические процессы первичной очистки, которые включают ситовую сортировку, аэродинамическую сортировку, вибрационно-пневматическую сортировку, сортировку по длине и ширине, несколько снижают зараженность микробами. Основная цель такой сортировки — удаление пыли, больных и травмированных зерен, отличающихся от здоровых по весу и размерам, а также поверхностной инфекции со здоровых семян.

СВЧ нагрев с высокой скоростью не вызывает денатурации белка

Промывание зерна при влажной вторичной очистке зерна часть поверхностных микробов смывается водой. Но с другой стороны, при взаимодействии с водой происходит нежелательное вторичное заражение здоровых зерен. По этой причине заметного снижения зараженности зерна в целом не наблюдается.

В условиях повышенной влажности и температуры создаются благоприятные условия для размножения микрофлоры. Микробы активизируются, а споры готовятся к размножению. В данной ситуации особенно действенными окажутся термические методы с высокой скоростью нагрева и не вызывающие денатурации белка. Таковым является метод обеззараживания энергией СВЧ-поля.

Многочисленные эксперименты доказали результативность использования СВЧ-обеззараживания на стадии стабилизации влажности зерна. Обработка зерна, после выполнения первичной сухой очистки и вторичной очистки — гидротермической обработки, на стадии стабилизации влажности может уменьшить количество микрофлоры до минимума.

Обработка зерна СВЧ-энергией на стадии стабилизации влажности

Обработку микроволновым СВЧ-излучением нужно проводить, совместно с имеющимися в технологии этапами очистки, но именно на этапе стабилизации влажности по нескольким причинам:

  1. Устранение большинства примесей, пыли, сечки, бракованного зерна на первичном этапе повышает эффективность обеззараживания.
  2. Смыв поверхностных микробов на этапе обработки водой перед вступлением в стадию стабилизации с влажностью 15,5…16,5 %.
  3. Реальная возможность совмещения процессов стабилизации влажности и обработки энергией СВЧ-поля.
  4. Отсутствие необходимости в дополнительных материальных затратах на переоборудование технологической линии.

Все виды мучной продукции имеют разной степени зараженность спорами микроорганизмов. Лучший эффект стерилизации присутствует при обработке зерна, поскольку оно имеет оптимальную влажность 15…16 %. Мука и отруби имеют влажность 13,5…14,5 %. При этом уровне влажности тоже происходит эффективное обезвреживание микроорганизмов.

Технология нагрева зерна в СВЧ поле

Установлено, что зараженность уменьшается до безопасных пределов при температуре около 70…80 °C. Для определения эффективности обеззараживания мучных продуктов использовалась мука разных сортов. При исследованию муки влажностью 12,4 % отмечалось снижение зараженности в несколько раз. При высоких уровнях зараженности микрофлорой обработка на мягких режимахможет быть недостаточно неэффективна, и хлеб в любом случае заболеет картофельной болезнью, независимо от СВЧ-обработки.

Безопасными считаются следующие режимы: выдержка 60…90 с, скорость нагрева 0,4…0,6 °C/с, температура более 67 °C. В эксериментальной выпечке из обработанной муки при данных технологических параметрах, хлеб, находясь в благоприятных для развития микрофлоры условиях, не заболел картофельной болезнью.

Сохранение технологических свойств муки при СВЧ обработке

Для пищевой промышленности важно оценить влияние окислительного действия энергии СВЧ-поля на развитие споровых микроорганизмов, возбудителей картофельной болезни хлеба. Использовались различные варианты опыта с СВЧ-воздействием.

Для обработки выбирались режимы, вызывающие максимальную стерилизацию, но при этом сохраняющие технологические свойства исходного сырья. В эксперименте использованы образцы сырья высшего, первого и второго сортов, в том числе зерно с высокой споровой нагрузкой.

В результате обработки энергией СВЧ-поля количество живых спор в муке уменьшалось в 8…10 раз. Наиболее эффективный обеззараживающий результат был получен при обработке зерна с влажностью 14,5 %.

При обработке химическими препаратами зараженность снижалась в 2…3 раза, но при высокой зараженности полного обезвреживания не происходит и остается высокая вероятность заболевания хлеба картофельной болезнью.

Обработка СВЧ-излучением снижает споровую нагрузку микрофлоры до безопасных пределов, хлеб не подвержен микробам картофельной болезни при выдержке продукта в течение 80 ч при температуре 37 °C.

Обработка муки грубого помола СВЧ энергией

В последние годы в пищевой промышленности стало популярно применение муки грубого помола, муки второго сорта, дробленого зерна, отрубей, с целью обогащения их микро- и макроэлементами, а также другими полезными веществами .

Особенности этого сырья в том, что по результатам микробиологических исследований оно имеет более высокую зараженность микробами по сравнению с мукой высшего и первого сорта. Отсюда возникает необходимость в дополнительном обеззараживании.

В результате исследования муки второго сорта твердой пшеницы выявлено, что стерилизующими режимами являются: выдержка 60…90 с, скорость СВЧ нагрева 0,8 °C/с. При этих технологических параметрах количество спор снижается в четыре раза.

Для исследования брались образцы муки, зараженные картофельной палочкой при выдержке 60 с и скорости СВЧ нагрева 0,6 °C в трехкратной повторности. Полученный продукт через 4 ч разделили на три партии. Первую партию проверяли на зараженность картофельной палочкой, выдержка при температуре 37 ºС в течение 36 ч. Вторую партию продукции проверяли по технологическим параметрам, определялись органолептические и физико-химические показатели. Третья партия продукции упаковывалась в герметичную упаковку и хранилась при температуре 22 ºС и влажности воздуха 75 %.

Исследование различных технологических режимов СВЧ обработки

В результате анализа на зараженность микрофлорой подтвердился вывод о том, что температура до 50 ºС не снижает численность возбудителей. В остальных вариантах опыта заболевание не проявилось.

При обработке муки со скоростью СВЧ нагрева 0,4…0,6 ºС/с и выдержкой 30…60 с продукция по качеству не отличалась от контрольной партии. Продукт имел сухой эластичный мякиш, с развитой пористостью. По объему и пористости показатели оказались выше, чем у контрольных образцов.

Обработанная при скорости СВЧ нагрева 0,6 ºС/с и выдержке 60 с продукция по качественным показателям превышала контроль, хлеб имел эластичный мякиш, с развитой пористостью, по объему и пористости выше контрольного.

Обработка муки в ходе исследования выявила режимы, которые обезвреживают микроорганизмы до безопасных пределов, предотвращают развитие картофельной болезни хлеба, но при этом сохраняют качество продукции.

В общем случае, хлеб, выпеченный из муки, обработанной в условиях жестких, слабых и средних СВЧ режимов, не уступал по качеству контрольному варианту. Продукция имела золотистый цвет, тонкую ровную корку, равномерную тонкостенную пористость и удельный объем на уровне контрольных образцов.

Результаты экспериментов

В ходе исследования были решены несколько актуальных задач технологического процесса обработки зерна. Обезвреживание возбудителей картофельной болезни хлеба. Действие температурного СВЧ-обеззараживания на технологические и физико-химические свойства исходного сырья. Действие СВЧ-обработки сырья на качественные показатели готовой продукции. Выяснено, что с целью предотвращения развития микрофлоры, возбудителей плесени и картофельной болезни хлеба СВЧ обработку следует проводить на этапе стабилизации влажности перед подачей зерновой массы на размол.

Наши контакты

Раб. тел/факс: (812) 493-20-71
Электронная почта: info@vritm.ru
Открыть контакты и реквизиты компании