способ обеззараживания жидких пищевых продуктов

Формула изобретения

Способ обеззараживания жидких пищевых продуктов, включающий насыщение продукта газом или смесью газов, повышение давления в рабочей емкости, выдержку под давлением и последующий резкий сброс давления, отличающийся тем, что перед насыщением проводят заполнение продуктом всего объема рабочей емкости без образования воздушных пробок, при насыщении продукта газом обеспечивают создание давления от 0,5 до 6 МПа, которое производят плавно, причем выдержку проводят в течение от 1 с до 60 мин при температуре, не влияющей на биологическую ценность продукта, а сброс давления осуществляют до атмосферного за время менее 1 с.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области обработки пищевых продуктов, в частности к их обеззараживанию.

Жидкие пищевые продукты, например молоко, квас, пиво, вино, фруктовые и ягодные соки, являются идеальной средой для развития микроорганизмов. В связи с этим установлены соответствующие требования к технологическим процессам их переработки, в частности к процессу их обеззараживания.

Известны способы обеззараживания жидких пищевых продуктов.

Это прежде всего пастеризация, т.е. нагревание продуктов до температуры не выше 100°С. При пастеризации уничтожаются преимущественно вегетативные формы микробов.

Другой способ тепловой обработки продуктов - стерилизация, т.е. нагревание до температуры выше 100°С с различной выдержкой. При этом уничтожаются как вегетативные формы микробов, так и их споры.

Однако тепловая обработка жидких пищевых продуктов существенным образом сказывается на их биологической ценности.

Так, например, при тепловой обработке молока разрушаются витамины, ферменты, происходят другие нежелательные изменения в системе молока, начиная уже с 62°С. (Хоменко В.И. Гигиена получения и ветсанконтроль молока по государственному стандарту. Киев. Урожай. 1990 г.).

Пастеризация пива - это наиболее распространенный способ увеличения его стойкости. Однако пастеризация изменяет вкус и запах пива.

Из-за резкого изменения вкусовых и ароматических свойств хлебный квас вообще нельзя подвергать пастеризации.

В технологическом процессе его производства нет операций по обеззараживанию готового хлебного кваса, поэтому стойкость этого напитка невелика и он быстро портится (Р.А.Колчева, Г.А.Ермолаева. Производство пива и безалкогольных напитков. Москва. Агропромиздат. 1985 г.)

Кроме того, тепловая обработка жидких пищевых продуктов требует значительных энергозатрат.

Известны другие способы обработки жидких пищевых продуктов с целью обеззараживания. Это обработка ультразвуком, различными видами облучений, обработка кислородом, добавление к жидким пищевым продуктам антибиотиков и других веществ и т.д. Однако все эти способы не в меньшей степени, чем тепловая обработка, ухудшают биологическую ценность жидких пищевых продуктов.

Происходит это главным образом потому, что перечисленные способы воздействуют не только на микроорганизмы, но и на сложные молекулярно-биологические структуры жидких пищевых продуктов или нарушают состав этих продуктов (добавление антибиотиков и других химических веществ).

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является способ стерилизации жидких и пастообразных продуктов питания, включающий повышение давления, выдержку под давлением с насыщением продуктов газом и последующее быстрое снижение давления ниже атмосферного, причем во время заключительного этапа выдержки под давлением и последующего быстрого снижения давления стерилизуемые продукты нагревают до температуры не более 100°С (Патент RU 2170046).

С точки зрения сохранения биологической ценности продуктов этот способ равнозначен процессу пастеризации, т.к. на заключительном этапе продукты нагреваются в пределах 100°С, а как было показано ранее, пастеризация существенным образом снижает биологическую ценность продуктов и требует энергетических затрат на нагревание.

Предлагаемым способом решается задача эффективного уничтожения микроорганизмов в жидких пищевых продуктах с сохранением биологической ценности продуктов, упрощения процесса обеззараживания, упрощения устройства для проведения процесса, снижения энергетических затрат.

Предлагаемый способ обеззараживания жидких пищевых продуктов включает насыщение продукта газом или смесью газов, повышение давления в рабочей емкости, выдержку под давлением и последующий резкий сброс давления. Отличительные признаки предлагаемого способа заключаются в том, что перед насыщением проводят заполнение продуктом всего объема рабочей емкости без образования воздушных пробок, при насыщении продукта газом обеспечивают создание давления от 0,5 до 6 МПа, которое производят плавно, причем выдержку проводят в течение от 1 секунды до 60 минут при температуре не влияющей на биологическую ценность продукта, а сброс давления осуществляют до атмосферного за время менее 1 секунды.

Предлагаемый способ обеззараживания жидких пищевых продуктов осуществляется следующим образом. Весь объем рабочей емкости, которая представляет собой вертикально расположенный цилиндрический сосуд, заполняют продуктом полностью без образования воздушных пробок. Заполнение всего объема рабочей емкости продуктом необходимо для того, чтобы в верхней ее части, где расположен кран для резкого сброса давления, образовалось газовое пространство с малым объемом. Чем меньше объем этого пространства, занятого сжатым газом, тем за более короткое время при сбросе давления сжатый газ выйдет из емкости, тем резче изменится давление в рабочей емкости. Кроме того, с уменьшением объема этого газового пространства уменьшается технологический расход газа. Наличие воздушных пробок, образовавшихся во время заполнения рабочей емкости жидким продуктом, существенно мешает резкому сбросу давления из емкости. Поэтому во внутренней части рабочей емкости отсутствуют конструктивные элементы, способствующие образованию воздушных пробок при заполнении емкости жидким продуктом.

Затем в нижнюю часть рабочей емкости под давлением подают газ или смесь газов таким образом, чтобы давление в рабочей емкости повышалось плавно. Плавное повышение давления необходимо для того, чтобы не нарушить нормальный физиологический процесс насыщения газом микроорганизмов, а также для соблюдения техники безопасности при работе с сосудами под давлением.

После достижения необходимого давления производят выдержку, во время которой продолжается процесс насыщения клеток микроорганизмов растворенным газом.

Следующий этап - резкий сброс давления, во время которого клетки микроорганизмов гибнут вследствие разрыва своих оболочек. Разрыв оболочек клеток происходит под действием перепада давления, который происходит за короткое время (менее 1 секунды). Чем меньше это время, тем вероятнее разрушение клетки. Дело в том, что клетки микроорганизмов обладают очень высокой устойчивостью и приспосабливаемостью к изменению параметров внешней среды. Оболочки клеток имеют пористую структуру и выдерживают осмотическое давление до 1,6 МПа и выше. Поэтому величина создаваемого в рабочей емкости перепада давления должна быть выше перепада, который выдерживает клетка, а время перепада должно быть таким, чтобы клетка не успела сбросить свое внутреннее давление и таким образом приспособиться к изменению параметров внешней среды.

Все этапы процесса обеззараживания жидких пищевых продуктов производят без тепловой обработки при температуре, не влияющей на биологическую ценность продуктов. Практически эта температура в пределах от 0 до 10°С, при которой основные рабочие газы азот, водород, диоксид углерода (СО₂), сернистый ангидрид (SO₂) и др. хорошо растворяются в жидких пищевых продуктах.

Пример 1.

В рабочую емкость заливают молоко до полного ее заполнения. Заливаемое молоко является смешанным после суточного хранения при температуре 8°С.

В рабочую емкость с молоком под давлением подают газ азот и плавно поднимают давление в течение 15 секунд до 1,5 МПа, поддерживают это давление в течение 10 минут и затем резко сбрасывают до атмосферного за время 0,4 секунды. Обработку производят при температуре 9°С, не влияющей на биологическую ценность молока.

Микробиологический контроль молока показывает, что после обработки общее микробное число снизилось, уменьшилось количество соматических клеток, масляно-кислых и молочно-кислых бактерий.

Пример 2.

В рабочую емкость заливают молоко до полного ее заполнения. Заливаемое молоко является смешанным, после суточного хранения при температуре 8°С.

В рабочую емкость с молоком подают смесь газов (азот 95% и водород 5%) и плавно в течение 30 секунд поднимают давление до 3 МПа, поддерживают это давление в течение 5 минут и затем резко сбрасывают до атмосферного за время 0,6 секунды. Обработку производят при температуре 9°С, не влияющей на биологическую ценность молока.

Микробиологический контроль показывает, что общее микробное число после обработки резко снизилось, полностью погибли масляно-кислые бактерии и их споры, молочно-кислые бактерии, плесени и их споры, соматические клетки.

Технологические пробы молока показывают, что технологические свойства молока улучшились: уменьшилась кислотность, улучшились технологические свойства белка, сохранились витамины и ферменты.

Пример 3.

В рабочую емкость заливают хлебный квас до полного заполнения емкости. Температура заливаемого хлебного кваса 5°С.

В рабочую емкость с квасом подают газ диоксид углерода (СО₂) и плавно в течение 25 секунд поднимают давление до 2,5 МПа, поддерживают это давление в течение 3 минут, а затем за время 0,6 секунды резко сбрасывают до давления, которое поддерживается в емкости для хранения, где квас находится под избыточным давлением диоксида углерода 0,05 МПа.

Обработку производят при температуре 5°С, не влияющей на свойства хлебного кваса.

Микробиологический контроль кваса показывает, что после обработки в квасе отсутствуют живые дрожжи, уксусно-кислые бактерии, плесени, картофельная палочка, лейконосток. Цвет кваса, его вкусовые качества и пищевые свойства не изменились.

Пример 4.

В рабочую емкость заливают пиво до полного ее заполнения. Температура заливаемого пива 1°С.

В рабочую емкость с пивом подают газ диоксид углерода (СO₂) и плавно в течение 20 секунд поднимают давление до 2 МПА, поддерживают это давление в течение 7 минут, а затем за время 0,5 секунды резко сбрасывают до давления, которое поддерживается в емкости для хранения, где пиво находится под избыточным давлением диоксида углерода 0,07 МПа.

Обработку производят при температуре 1°С, не влияющей на свойства пива.

Микробиологический контроль обработанного таким образом пива показывает, что в пиве отсутствуют живые микроорганизмы. Цвет, вкус и аромат пива не изменились.

Пример 5.

В рабочую емкость заливают натуральный яблочный сок до полного ее заполнения. Температура заливаемого яблочного сока 1°С.

В рабочую емкость с соком подают смесь газов (диоксид углерода 99,75% и сернистый ангидрид 0,25% по объему) и плавно в течение 35 секунд поднимают давление до 3,5 МПа, поддерживают это давление в течение 7 минут, а затем за время 0,9 секунды резко сбрасывают до давления, которое поддерживается в емкости для хранения, где хранится сок под давлением диоксида углерода 0,68 МПа.

Обработку производят при температуре 1°С, не влияющей на биологическую ценность натурального яблочного сока.

Микробиологический контроль, обработанного таким образом натурального яблочного сока, показывает, что в соке отсутствуют живые микроорганизмы. Цвет, пищевая и биологическая ценность натурального яблочного сока не изменились.

Пример 6.

В рабочую емкость заливают плодово-ягодное вино, в котором при его выработке микробиологическим контролем обнаружено наличие винных и пленчатых дрожжей, уксусно-кислых бактерий и плесневых грибов. Вино заливают до полного заполнения рабочей емкости. Температура заливаемого вина 5°С.

В рабочую емкость с вином подают газ азот и плавно в течение 30 секунд поднимают давление до 3 МПа, поддерживают это давление в течение 5 минут, а затем резко за время 0,8 секунды сбрасывают до атмосферного.

Обработку производят при температуре 5°С, не влияющей на биологическую ценность плодово-ягодного вина.

Микробиологический контроль обработанного таким образом вина показывает что в вине отсутствуют живые микроорганизмы. Цвет, аромат, вкус вина не изменились.