Категорії

Дипломні, курсові
на замовлення

Дипломні та курсові
на замовлення

Роботи виконуємо якісно,
без зайвих запитань.

Замовити / взнати ціну Замовити

3. Використання ультрафіолетового, іонізуючого та інфрачервоного випромінювання при консервуванні

Одним із перспективних способів зниження кількості мікроорганізмів в холодильних камерах і на поверхні м'ясних туш є ультрафіолетове опромінення (УФ).

Ультрафіолетове опромінення, що охоплює область електромагнітних коливань з довжиною хвиль 136…4000 А, має велику енергію і тому виявляє сильну хімічну і біологічну дію. В залежності від довжини хвилі дія різних ділянок ультрафіолетового спектра неоднакова. Область променів з довжиною хвиль від 4000 до 3300 А є хімічно активною. Зона в межах 3300…2000 А є біологічно активною, сприяє синтезу в організмі вітаміну А і виявляє антирахітичну дію. Найбільшою дією на бактерії, що пригнічують їх життєдіяльність і приводять живі клітини до загибелі мають промені з довжиною хвиль від 2950 до 2000А. Дана область ультрафіолетових променів називається бактерицидною. Максимум бактерицидної дії виявляють промені з довжиною хвилі біля 2600 А. За променями з довжиною хвилі 2000 А лежить маловивчена озонуюча область спектра.

УФ промені мають бактерицидні і фунгіцидні властивості. Але їх застосовування не позбавлене труднощів: необхідне спеціалізоване обладнання і джерело струму, а також м'ясо чорніє з тієї сторони, яка повернена до УФ світла, і потребує зачистки; тіньова ж сторона бактерицидній дії підлягає мало.

Встановлено, що вплив УФП на різні види мікроорганізмів неоднаковий: Вас.соlі менш стійкі, ніж Bac.Subtilis, а останні поступаютьсяBac.Achromobacter. Неспорові бактерії скоріше гинуть під дією УФП, ніж спорові. Старі за віком бактеріальні культури більш стійкі до опромінення, ніж молоді.

Загибель мікроорганізмів залежить від часу дії ультрафіолетових променів. Чим він довший, тим швидше гинуть мікроби. Смертельна доза опромінення може бути досягнута одноразовим опроміненням, або багаторазовим, рівним за тривалістю одноразовому, тому що дія УФ променів носить кумулятивний характер.

Ультрафіолетове опромінення в поєднанні з низькими позитивними температурами має найбільший ефект. В цьому випадку несприятливі для розвитку мікроорганізмів температурні умови роблять їх більш сприятливими до пагубної дії УФП.

Рекомендується наступні умови обробки охолодженого м'яса УФ променями: температура повітря 2…8°С, відносна вологість 85…95%, безперервна циркуляція повітря зі швидкістю 2 м/хв. Терміни зберігання охолодженого м'яса при обробці УФ променями подовжується у 2 рази.

Однак обробка м'яса і м'ясних продуктів УФ променями має і свої недоліки. Ультрафіолетові промені проникають на глибину, яка дорівнює долям міліметра, і знешкоджують тільки поверхневі шари продукту; в нерівності, щілини, складки УФ промені не проникають, тому спори і клітини на цій поверхні захищені від їх впливу. Не піддаються впливу УФ променів мікроорганізми, які знаходяться в глибинних шарах продукту. Недостатньо ефективне знешкодження великих колоній, тому що значна частина клітин продовжує розвиватись, особливо після припинення опромінення. УФ промені руйнують деякі вітаміни (В6), сприяють частковій денатурації білків. В зв'язку із зміною міоглобіну (Mb) і гемоглобіну (Нb), а також переходом оксиміоглобіну (МbО) в метміоглобін (MetMb) поверхня м'яса темнішає. В результаті утворення озону значно інтенсифікуються окисні процеси в жирах. Надто важко добитись рівномірного опромінення туш; на м'ясній туші неминуча наявність затінених ділянок. Крім того, УФ промені шкідливо впливають на очі та шкіру людини, тому при їх використанні треба застосовувати відповідні засоби захисту. Необхідно застосовувати екранування ламп або розміщувати їх на відстані не менше 1,5…2,0 м від робочого місця. Поверхню стін, стелі рекомендується покривати фарбою з низькою відбивною здатністю.

Одним із перспективних видів консервування харчових продуктів, які дозволяють створити безперервну поточну переробку м'яса і м'ясопродуктів і зберегти їх харчову цінність та якість, є іонізуюче опромінення.

Іонізуюче опромінення можна отримати двома способами: механічним, використовуючи рентгенівські апарати, в яких розігнані до великих швидкостей електрони вдаряються в металеву ціль генеруючи при гальмуванні електромагнітні опромінення з довжиною хвиль порядку 0,5А.

З цією ж метою можуть бути використані апарати для отримання потоку прискорених електронів; шляхом радіоактивного розпаду різних ізотопів типу 60Со, 137Cs та ін. Як відомо, при радіактивному розпаді, утворюються потоки елементарних частин, які називаються α-променями (позитивно заряджені ядра гелію) і β-променями (потік електронів або позитронів), а також виникають електромагнітні коливання високої частоти, які називаються φ-променями. Довжина хвилі γ-променів радіоактивного кобальта біля 0,01 А, тому можна рахувати, що природа цього опромінення схожа з природою χ-променів Рентгена. Саме ці два вида променів – рентгенівські і гама-промені – роблять іонізуючу дію. α- і β-промені мають невелику проникливу здатність і їх вплив на матеріали, які опромінюються, незначний.

Ефект іонізації полягає в тому, що при дії γ-квантів атом або молекула втрачає електрон, отже, свою електронейтральність, і стає позитивно зарядженим іоном. Електрон, який відірвався, і є носієм негативного заряду, приєднавшись до другого атома або молекули, утворює негативний іон.

Хімічні перетворення, які виникають при цьому в харчових продуктах, а також в живих організмах, представленні слідуючим чином:

А) Іонізується молекула води:

В) Утворені вільні радикали Н і ОН мають високу хімічну активність, нестійкі та існують 10-5…10-6 секунд. Однак за цей короткий час за їх допомоги утворюються сильні окисники, які можуть втручатись в хімічну природу речовин, які опромінюються.

Схема комбінацій, що утворюються, і рекомбінацій вільних радикалів:

При певному дозуванні іонізуючих опромінень можна пригнічувати життєдіяльність мікроорганізмів або зовсім їх знищити. На цьому методі консервування харчових продуктів базуються два способи, які називаються радуризацією і радапертизацією.

При радуризації, яка проводиться дозами (250:800)* 103 рад, мікроорганізми знищуються частково, в результаті чого плоди, овочі, м'ясо і риба можуть зберігатися в свіжому вигляді довше, ніж без радіаційної обробки. Наприклад, термін зберігання м'яса в холодильнику після радуризації можливо подовжити на кілька місяців.

Радапертизація, або радіаційна стерилізація, призначена для знищення мікроорганізмів в тій мірі, в якій це практикується при тепловій стерилізації, яка дає змогу отримати консерви. Однак, при цьому потрібні дуже великі дози іонізуючих опромінень, порядку (1,5:2)* 107 рад, або мікроорганізми, особливо спори анаеробів, дуже стійкі до радіаційного фактора. Для знищення збудників ботулізму потрібні дози порядку (4:5)* 107 рад. Але такі великі дози приводять до появи сторонніх запахів і присмаків в продукті, розладу харчових речовин, утворенню токсичних сполук, тому для обробки харчових продуктів вони недоступні. Межі дози не повинні перевищувати (в 103 рад): при опроміненні яловичини – 700, баранини – 300, риби – 300…500 і т.д. Для радіаційної інактивації ферментів потрібні більші дози, порядку 107 рад, тобто значно більші дози для мікроорганізмів.

Характерною особливістю дії іонізуючого опромінення, рентгенівських та гама-променів є різниця в дозах, які потрібні для припинення життєдіяльності 50% і 100% мікроорганізмів. Якщо в першому випадку потрібно декілька сотень Дж/кг, то в другому – необхідна доза складає від 1,5*104 до 5,0*104 Дж/кг. З величиною та потужністю дози випромінювання пов'язано руйнування вітамінів харчових продуктів. Встановлено, що вітамін Е найбільш чутливий до опромінення, потім в порядку зменшення чутливості: каротин (провітамін А), вітамін A, D, K. Спосіб подовження терміну зберігання м'яса і м'ясних продуктів опромінення має ряд переваг, тому що дозволяє створити запаси продуктів на певний час, виключити великі витрати на холодильні і морозильні установки. Для запобігання змін якості продуктів опромінення необхідно проводити в кисненепроникливих упаковках при якомога більш низьких температурах ( від -20 до -40°С).

Для запобігання небажаних змін в харчових продуктах під дією іонізуючих промінів існують багато засобів: попередня (до опромінення) теплова обробка харчових продуктів для інактивації ферментів, попереднє заморожування продуктів для перетворення значної частини рідини в лід і зменшення в продукті аскорбінової кислоти для захисту харчових речовин від надлишкового окислення і т.д.

Одним із перспективних фізичних методів обробки харчових продуктів є інфрачервоне (ІЧ) опромінення. Застосування цього методу нагрівання дозволяє значно інтенсифікувати процеси теплової обробки, підвищити якість готової продукції, знизити питомі витрати енергії, покращити санітарно-гігієнічні умови роботи, зменшити габарити апаратури, механізувати і автоматизувати процеси. ІЧ випромінювання може застосовуватись в м'ясній, молочній, рибній промисловості для нагріву продуктів, пастеризації, сушки, електрокопчення, дезинфекції, для стимулювання хімічних реакцій.

Особливо широке застосування ІЧ випромінювання знайшло при пастеризації рідинних харчових продуктів. ІЧ випромінювання проникає продукт на порівняно невелику глибину (порядка декількох міліметрів), тому можна вважати, що ІЧ нагрівання є проміжним між поверхневим та об'ємним. Його перевага порівняно з посереднім нагріванням заключається в відсутності контакту нагрітої стінки з пастеризуємим продуктом, який веде до перепастерізації продукту. Завдяки більш рівномірному ІЧ нагріванню якість продукту після пастеризації цим методом вища, ніж при безпосередньому нагріванні. В той же час ІЧ нагрівання поступається нагріванню, яке протікає по всьому об'єму, яке має місце при електродному нагріванні в пастеризаторах Н4, або при діелектричному нагріванні в пастеризаторах В4 та НВ4. Тому необхідно, щоб в пастеризаторі ІЧ нагрівання шар продукту, який піддається нагріванню, був невеликим і при цьому була забезпечена добpa перемішуваність продукту.

Аналіз властивостей і галузей застосування лазерного випро­мінювання дозволяє припустити можливість більш широкого його вико­ристання в технологічних процесах харчової промисловості. Вив­чення та аналіз основних типів лазерів, їх енергетичних просторово-часових і спектральних характеристик, дії лазерного випромінювання на різні матеріали, а також попередньо проведені досліди по обробці хар­чових продуктів із використанням лазерного випромінювання різного діапазону довжин хвиль показали, що при обробці овочів, фруктів, хлібобулочних виробів, м'ясних, рибних продуктів, круп і так далі, можна використовувати газові технологічні лазери, які генерують ви­промінювання в ІЧ-ділянках спектра.

Розроблені високоінтенсивні електрофізичні методи, які дозволяють по-новому проводити деякі технологічні процеси в харчовій промисловості. Однак, ряд авторів вказує на відсутність доказів безпеки запропонованих способів, а також вельми обмежену наявність опромінювальних установок. Необхідно пам'ятати, що застосування даних методів може призвести до хімічних змін білків, вуглеводів, ліпідів та інших компонентів харчової сировини і тим самим вплинути на харчову та біологічну цінність готової продукції, а також може призвести до утворення сполук, які представляють потенційну небезпеку для здоров'я людини. Ліквідувати небажані зміни в повній мірі поки що не вдалось, тому при використанні нових технологічних засобів в кожному конкретному випадку необхідні медико-біологічні дослідження.