Обеспечение микробиологической безопасности плодово-ягодного сырья воздействием СВЧ-поля
Сегодня производство хлебобулочных и кондитерских изделий нуждается в использовании высококачественного экологичного сырья, совершенных технологий и технологического оборудования, обеспечивающих максимальную сохранность полезных и питательных веществ исходного сырья, потребительские свойства изделий, увеличение сроков их хранения.
Анализ сырья показал важность применения инженерных методов воздействия и обработки дополнительного сырья с целью контроля свойств, качества и безопасности пищевых продуктов из растительного сырья.
В пищевом производстве в качестве дополнительного сырья, например, используется курага. Как любое пищевое сырье, курага подвергается микробиологическим и физиологическим процессам, вызывающим ее порчу. Задача хранения плодов и продуктов их производства сводится к контролю биологических процессов, лежащих в основе порчи. К браку сырья приводят как ферментативные процессы, протекающие в сырье, так и деятельность микрофлоры. Регулируя условия хранения, воздействуя на растительное сырье или на микрофлору физическими, биологическими и химическими факторами, можно угнетать жизнедеятельность микробов и сохранить сырье.
Физические методы угнетения жизнедеятельности микрофлоры
В последние годы широко применяются физические методы. Это температурная обработка, стерилизация ультразвуком, обработка СВЧ излучением, ультрафиолетовым, красным и синим светом, полями лазерного и ионизирующего излучений.
Применяются методы по обеззараживанию сухих плодов кураги электротермическим воздействием энергии СВЧ-излучения. В процессе экспериментов осуществлены лабораторно-производственные исследования. Изучено влияние энергии СВЧ-излучения на возбудителей плесени и общее микробное число.
Для оптимизации исследований использовалось активное планирование эксперимента, позволяющее получить уравнение регрессии, связывающее технологические режимы воздействия на плоды сырья и показатели эффективности обеззараживания и качества продукции.
Реакция сапрофитной микрофлоры на воздействие энергией СВЧ-поля исследовалась на плодах кураги длительного хранения. Исследовано 11 вариантов режимов, в том числе двух контрольных. Эксперименты повторялись.
Режимы различной интенсивности стерилизации энергией СВЧ-поля
Анализ результатов показал, что эффект полной стерилизации СВЧ-излучением плодов кураги происходит при температуре нагрева до 85…100 °C, экспозиции 60…90 с и скорости нагрева 0,4…0,8 °C/с. Органолептические показатели качества либо ухудшаются, либо соответствуют контролю.
При максимальных режимах стерилизации СВЧ-излучением, экспозиция 90 с, скорость нагрева 0,8 °C/с, температура 100 °C, наблюдается полное уничтожение микрофлоры, но появляется вкус сгоревшей ягоды.
Обработка минимальными режимами стерилизации энергией СВЧ-поля, температура нагрева плодов 40 °C, экспозиция 30 с, скорость на- грева 0,4 °C/с, происходит снижение конценнтрации микрофлоры в два раза. Органолептические показатели соответствуют контролю.
Нагрев плодов кураги до температуры 65…70 °C СВЧ-излучением при экспозиции 30 с и 90 с соответственно приводит к сокращению численности микроорганизмов. Нагрев плодов кураги от 65 до 70 °C СВЧ-излучением снижает численность микроорганизмов от 2 до 20 раз. Вкус становится кисло-сладким, а цвет не изменяется. Дальнейшее повышение температуры нагрева СВЧ-излучением плодов до 75…80 °C приводит к снижению численности грибов до безопасных пределов.
В варианте при температуре нагрева СВЧ-излучением плодов кураги до 80 °C органолептические показатели снижаются, плоды подгорают и имеют терпкий, горьковатый вкус. При температуре нагрева СВЧ-полем до 75 °C цвет плодов соответствует качеству, вкус улучшается, становится сладким с привкусом меда.
Соответственно исследования режимов обработки энергией СВЧ-излучением приемлемы для стерилизации сухих плодов кураги, но в некоторых из режимов вместе со стерилизацией происходит ухудшение органолептических показателей сырья, что не позволяет дальнейшее применение кураги в производство.
Эффективные режимы обработки плодов кураги энергией СВЧ-поля
Эффективными вариантами стерилизации плодов кураги методом теплового воздействия энергией СВЧ-поля являются скорость нагрева 0,6 °C/с, экспозиция 60 с, температура нагрева 75 °C. Полученные регрессионные уравнения позволяют рассчитать эффективные режимы обработки сухих растительных плодов. Анализ результатов показывает, что эффективные режимы находятся в пределах: экспозиция 60…90 с; скорость нагрева 0,55…0,8 °C/с, температура нагрева от 60 до 85 °C.
При скорости нагрева 0,6…0,7 °C/с, экс- позиции 30…90 с и температуре нагрева 70…75 °C происходит стерилизация сырья. Полное обезвреживание грибов рода наступает при скорости нагрева 0,56…0,62 °C/с, экспозиции 75…90 с и температуре нагрева 75 °C.
При воздействии энергией СВЧ-излучения на растительное сырье полная стерилизация плесневых грибов рода происходит при скорости нагрева 0,6…0,8 °C/с с нагревом 75…100 °C и экспозицией 60…90 с. При максимальных режимах влияния СВЧ-излучения при скорости нагрева 0,8 °C/с, экс- позиции 90 с и температуре нагрева 100 °C происходит полная гибель спор данного рода грибов, цвет плодов становится темнее, появляется вкус сгоревшей ягоды.
Особенности технологических режимов СВЧ-нагрева растительного сырья
При технологическом режиме СВЧ-нагрева экспозиции 30 с со скоростью нагрева 0,4…0,6 °C/с и нагреве 40…60 °C происходит рост и развития грибной микрофлоры. Зараженность растительного сырья становится выше, чем в контроль ном образце. Органолептические показатели кураги остаются на уровне контрольного образца.
В режиме СВЧ-нагрева, где принят верхний уровень фактора времени обработки 90 с и средний уровень фактора скорости нагрева 0,6 °C/с при температуре нагрева 85 °C, происходит деконтаминация данного вида микрфлоры. Вкус становится кисло-сладким, цвет соответствует контрольнному.
При стерилизации СВЧ-нагрева со скоростью нагрева 0,4 °C/с, экспозиция 60 с, температура 70 °C под воздействием СВЧ-энергии происходит обеззараживание грибов, число колоний уменьшается по сравнению с контролем в 6 раз. При режимах СВЧ-нагрева с максимальной скоростью нагрева 0,8 °C/с, температурой нагрева 80…90 °C и экспозицией 30…60 с происходит деконтаминация растительного сырья.
При режиме СВЧ-нагрева с параметрами: скорость нагрева 0,6 °C/с, время обработки 60 с, температура нагрева 75 °C происходит полная гибель микрофлоры, органолептические показатели и потребительские свойства растительного сырья улучшаются по сравнению с контролем.
Полученные результаты по деконтаминации растительного сырья от плесневых показывают, что наиболее эффективными являются показатели: экспозиция 60 с, скорость нагрева 0,6 °C/с при нагреве 75 °C.
Зависимости уровней обеззараживания растительного сырья от параметров СВЧ-поля
По результатам исследований было получено уравнение регрессии, которое показывает, что под влиянием энергии СВЧ-поля процесс обезвреживания грибами происходит при минимальных режимах воздействия.
При максимальной экспозиции происходит максимальная стерилизация. При экспозиции 90 с и скорости нагрева 0,48 °C/с наблюдается полная гибель микрофлоры. При экспозиции 30…75 с происходит снижение уровня микрофлоры до предельно допустимых концентраций, либо полное уничтожение грибов.
Стерилизующими являются режимы СВЧ-нагрева со скоростью нагрева 0,6 °C/с, экспозицией 60 с, температурой нагрева 80 °C. Исследования показали, что с увеличением времени обработки и скорости нагрева происходит снижение зараженности плодов кураги грибами. Общее микробное заражение на растительном сырье снижается при увеличении значений режимных параметров.
Полное снижение показателя зараженности наблюдается в технологических режимах СВЧ-нагрева с параметрами: экспозиция 60…90 с, скорость нагрева 0,8 °C/с, температура 90…100 °C. При этом снижаются органолептические показатели. Плоды темнеют, карамелезуются. Снижение зараженности показателей микрофлоры наблюдается во всех вариантах.
При минимальных режимах СВЧ-нагрева экспозиции 30 с скорости нагрева 0,4 °C/с и температуре нагрева 40 °C/с происходит снижение зараженности ниже контроля. Органолептические показатели остаются на уровне контроля. При параметрах СВЧ-нагрева с режимами: экспозиция 60…90 с, скорость нагрева 0,6 °C/с, температура нагрева 75…85 °C также наблюдается снижение показателя численности. Но при температуре нагрева 85 °C органолептические показатели практически остаются на уровне контроля. При температуре СВЧ-нагрева 75 °C цвет растительного сырья остается на уровне контроля, вкус улучшается, плоды становятся сладкими, с привкусом меда.
Выбор оптимальных режимов стерилизации растительного сырья в СВЧ-поле
Проанализировав экспериментальные данные, становится ясно, что оптимальными режимами, снижающими численность микрофлоры до предельно допустимых норм, являются экспозиция 60 с, скорость нагрева 0,6 °C/с и разогрев 75 °C. Для определения статистических зависимостей между итоговыми параметрами и технологическими факторами по результатам исследований и применения зависимостей получено адекватное уравнение регрессии. Из уравнения следует, что полная стерилизация микрофлоры на плодах растительного сырья происходит при скорости нагрева 0,8 °C/с, экспозиции 60…90 с.
Обезвреживание микробов до норм предельной концентрации происходит в диапазоне СВЧ-обработки при времени от 60…90 с, скорости нагрева 0,6 °C/с. При минимальных уровнях обработки СВЧ-полем: скорости нагрева 0,4 °C/с, экспозиции 30 с, температуре нагрева 40 °C стерилизация происходит частично и превышает предельно допустимые концентрации в четыре раза.
Обработка растительного сырья при параметрах скорости нагрева от 0,4, до 0,6 °C/с с увеличением экспозиции уменьшает численность микроорганизмов, но при этом полного обеззараживания не происходит. Обработка в диапазоне времени 84….90 с при тех же значениях скорости нагрева существенно снижает зараженность микрофлорой, но при этом показатель превышает нормы ПДК микрофлоры в 2–3 раза.
Указанные режимы являются эффективными для стерилизации микрофлоры и повышения качества сухого растительного сырья, поэтому могут быть рекомендованы в пищевую промышленность. Полученные результаты подтверждают эффективность обработки энергией СВЧ-поля, повышая при этом качество и микробиологическую безопасность сырья предприятий пищевой промышленности.
Наши контакты
Раб. тел/факс: (812) 493-20-71
Электронная почта: info@vritm.ru
Открыть контакты и реквизиты компании
