Поиск методов сохранения продовольствия может быть прослежен к рассвету человеческой цивилизации. Древние люди, которые переживали суровые зимы, считали необходимым найти способы, которые способствовали бы обеспечению продовольствием, когда никакие свежие фрукты и овощи не были доступны. Для примера, доказательством может служить использование обезвоживания (сушки), как метода сохранения продовольствия, которому, по крайней мере, около 5000 лет. Среди самых примитивных способов сохранения продовольствия, которые используются и сегодня – копчение, сушка, соление, замораживание и ферментирование.
Копчение
Древние люди, вероятно, случайно обнаружили, что некоторые пищевые продукты, которые подвергались копчению, сохранялись дольше, чем те, которые не подвергались. Мясо, рыба и птица, были среди таких пищевых продуктов. Присутствие в составе древесного дыма антибактериальных средств, предотвращает рост организмов, которые являются причиной порчи.
Сегодня, процесс копчения стал сложным методом сохранения продовольствия, в котором используются, и горячие, и холодные формы. Горячее копчение используется, прежде всего, для свежих и замороженных пищевых продуктов, в то время как холодное копчение, используется наиболее часто для соленых продуктов. Наиболее благоприятные условия для копчения – скоростной воздух, относительная влажность, продолжительное экспонирование и удовлетворительная соленость, сейчас, к примеру, все эти условия понимаются и принимаются как стандартные в течение всего процесса. Например, электрофильтры, используются, чтобы притянуть частицы дыма и улучшить проникновение этих частиц в мясо или рыбу.
Так много альтернативных форм сохранения продовольствия теперь доступны, что копчение перестало быть главным, каким оно было, однажды, для древних людей. Процесс копчения наиболее часто используется, чтобы добавить приятные и отличительные ароматы к пищевым продуктам.
Сушка
Так как большинство болезнетворных организмов требуют сырой окружающей среды, чтобы жить и размножаться, то сушка – естественная методика, которая предотвращает порчу. Действительно, перенос пищевых продуктов наружу, на солнце и ветер, чтобы их высушить – вероятно, одна из самых ранних форм сохранения продовольствия. Как доказательство, сушка мяса, рыбы, фруктов и овощей, уходит в глубину к самой ранней зарегистрированной человеческой истории. В некоторый момент люди узнали, что сушка может быть ускорена и улучшена с помощью различных механических методов. Например, Арабы узнали рано, что абрикосы могут быть сохранены надолго, вымачивая и кипятя их, а затем, оставляя их сохнуть на широких листах.
Сегодня, метод дегидратации известен и используется. Удельно-принятая методика, зависит от свойств сохраняемого продукта. Например, традиционный метод сушки риса, состоит в том, чтобы позволить ему сохнуть естественным путем в полях или на сушильных рамах в сараях в течение двух недель. После этого периода времени, рис молотится, а затем снова сушится на соломенных матовых поверхностях на солнце в течение трех дней.
В современных методах сушки используются вентиляторы и нагреватели, регулирующие окружающую среду. Такие методы избегают неопределенностей, при которых необходимо переносить зерновые культуры в поля, чтобы сушить их при естественных условиях. Регулируемая температурная сушка особенно популярна для сохранения зерна, типа кукурузы, ячменя и пшеничной крупы.
Вакуумная сушка – форма сохранения, в которой продовольствие помещается в большую емкость, из которой выкачивается воздух. Водяное давление пара в пределах этой емкости больше, чем снаружи, и вода испаряется из продуктов быстрее, чем при нормальном атмосферном давлении. Вакуумная сушка биологически желательна для некоторых ферментов, которые являются окисления пищевых продуктов, так как эти ферменты остаются активными при нормальной естественной сушке. А при условиях вакуумной сушки эти ферменты не кажутся столь активными.
Одно из преимуществ вакуумной сушки-то, что этот процесс более эффективен, чем естественная сушка. К примеру, в одном исследовании, время сушки рыбного филе, понизили с 16 часов естественной сушки до 6 часов в результате вакуумной сушки.
Пьющие кофе, знакомы с процессом дегидратации, который известен как сушка распылением. В этом процессе, концентрированный раствор кофе в воде распыляется через диск с множеством маленьких дырочек. Поверхностная область соприкосновения увеличивается во много раз, делая сухую дегидратацию намного эффективнее.
Сушка при температуре ниже нуля градусов – метод сохранения, который использует физические законы и называется возгонкой. Возгонка – процесс, в котором твердое тело переходит в газообразную фазу, минуя плавление. Сушка при температуре ниже нуля градусов – это желательный способ сохранения продовольствия, так как он идет при очень низких температурах (обычно от [14ºF до 13ºF [-10ºC до -25ºC]]), в этом процессе химические реакции протекают очень медленно, а патогенны, очень плохо выживают. Продовольствие, которое сохраняют этим методом, сначала замораживают, а затем помещают в вакуумную камеру. Вода, находящаяся в продуктах, сначала замораживается, а затем возгоняется и конечное содержание влаги в продукте составляет не более 0,5%.
Соление
Точный механизм соления, сохраняющий продовольствие, остался полностью не понятым. Известно, что соль, затвердевающая с водными молекулами, действует как осушитель в пищевых продуктах. Высокий уровень минерализации, также может ослабить условия, при которых живут патогены. В любом случае, добавление соли к пищевым продуктам для их сохранения, было известно в течение многих столетий.
Сахар, так же действует подобно соли, предотвращая порчу продовольствия. Использование одного из этих компонентов (и некоторых других натуральных материалов) называется консервированием. Желательный эффект при использовании соли или сахара для сохранения – это конечно же приятный привкус, который придается конечному продукту.
Консервирование может быть осуществлено рядом способов. Мясо может быть погружено в солевой раствор, известный как рассол, или, к примеру, соль может быть втерта в мясо вручную. Введение солевого раствора в мясо так же очень распространено. Ученые узнали, что множество факторов, касающихся пищевого продукта и состояния консервирующего средства, влияют на эффективность консервирования. Некоторые из этих факторов включают в себя: тип сохраняемого продукта, жирность и размер обрабатываемого куска. Так же консервирующие факторы включают: температуру рассола, концентрацию и присутствие примесей.
Консервирование используется для некоторых фруктов и овощей, например капусты (для получения квашеной капусты), огурцов (для получения рассола), и маслин. Этот метод так же распространен для сохранения мяса и рыбы.
Замораживание
Замораживание – эффективный метод сохранения продовольствия, потому что патогены, которые являются причиной порчи продуктов, умирают или не очень быстро развиваются при низких температурах. Этот процесс менее эффективен, чем тепловые методы, типа кипячения, потому что патогены способны переживать более холодные температуры, чем горячие. Одна из проблем использования замораживания, как метода сохранения продовольствия – опасность, что дезактивированные патогены (но не убитые) процессом, станут активными, когда замороженные продукты начнут таить.
Из-за разности в клеточном составе, пищевые продукты замораживаются при различных температурах, приблизительно, около 31ºF (-0,6ºС) – для некоторых видов рыбы и около 19ºF (-7ºС) – для некоторых видов фруктов.
Скорость, при которой происходит заморозка продуктов – так же является фактором, только по эстетическим причинам. Чем медленнее замораживаются продукты, тем крупнее формируются ледяные кристаллы. Большие ледяные кристаллы вызывают разрушение клеток и текстуры в мясе, рыбе, овощах и фруктах. Чтобы избежать эту проблему, была развита скороморозильная методика. В скороморозильном методе, продукты охлаждаются до температуры ниже их температуры замерзания, и это происходит настолько быстро насколько возможно. Продукты, сохраненные таким образом, при оттаивании, имеют более устойчивую и естественную структуру, чем те, пищевые продукты, которые были заморожены более медленно.
Около половины дюжины методов замораживания пищевых продуктов были развиты. Один из этих методов был изобретен Чарльзом Бирдсом в 1929 г., в котором замораживание происходило через соприкосновение с тарелкой. В этом методе продукты помещались в охлаждающую тарелку и замораживались при меньшей температуре, чем их температура замораживания. Или продукты помещались между двумя параллельными охлаждающими тарелками и замораживались.
Другая методика замораживания пищевых продуктов – это погружение их в очень холодные жидкости. Растворы хлористого натрия широко применялись для этой цели раньше. 10%-ый концентрированный солевой раствор имеет температуру замерзания около 21ºF (-6ºC), что входит в пределы диапазона температур замораживания для многих пищевых продуктов. Совсем недавно, жидкий азот использовался в этом методе для замораживания. Температура жидкого азота около -320ºF (-195ºC), поэтому при замораживании пищевые продукты погружались в него на очень короткое время.
По сравнению с большинством методов сохранения продовольствия, замораживание – лучший способ для отдельных пищевых продуктов. Рыба, мясо, птица и цитрусовые фруктовые соки (типа замороженного апельсинового концентрата) наиболее часто сохраняются этим методом.
Брожение
Брожение – естественная химическая реакция, при которой натуральные продукты преобразуются в другую форму при помощи патогенов. Это процесс, в котором продовольствие разлагается, что приводит к образованию нового пищевого продукта. Лучший пример такого продукта – сыр. Свежее молоко не может сохраняться в течение длительного периода времени. Его pH такой, что вредные патогены начинают в нем быстро развиваться. Еще древние люди обнаружили, что молоко может портиться таким образом, что получается новый продукт – сыр.
Хлеб – другой пищевой продукт, полученный в процессе брожения. Мука, вода, сахар, молоко и другое сырье смешиваются с дрожжами, а затем подвергаются термической обработке. Присутствие дрожжей вызывает брожение сахара в смеси, приводя к получению продукта, который остается съедобным намного дольше, чем первоначальное сырье, используемо в технологическом процессе производства хлеба.
Термические процессы
Термин «тепловой» относится к процессам, включающих нагрев. Нагревание продовольствия – эффективный способ сохранения, потому что большинство вредных патогенов умирают при температурах близких к точке кипения воды. В этом отношении, нагревание продуктов, как способ их сохранения, сопоставимо замораживанию, однако, оно превосходит замораживание по эффективности. Предварительным шагом во многих других способах сохранения продовольствия, особенно когда используют упаковывание, является нагрев пищевых продуктов при высоких температурах, чтобы уничтожить патогены.
Во многих случаях, фактически вареные пищевые продукты, упаковываются и складируются. В других случаях варка не является необходимой. Самый обычный пример последнего случая – пастеризация. В течение 1860‑ых гг., французский бактериолог Луи Пастер обнаружил, что патогены могут быть разрушены, если нагревать пищевые продукты при некоторой невысокой температуре. Процесс предназначен для сохранения молока путем его кипячения, но этот метод не является практичным. Обычные методы пастеризации молока происходят при нагревании при температуре между 145 и 149ºF (63 и 65ºC) в течение 30 минут, а затем охлаждение до комнатной температуры. В последнее время, такой же успешный результат был получен при «пастеризации вспышкой», при увеличении температуры до 160ºF (71ºC) в течение времени не менее 15 секунд. В процессе известном как сверхвысокая пастеризация, используют еще более высокие температуры, порядка – от194 до 266ºF (от 90 до 130ºC), в течение секунды или больше.
Упаковывание
Одним из самых обычных методов сохранения пищевых продуктов на сегодня является заключение их в стерильную емкость. Термин «консервирование» относится к этому методу, емкость может быть и стеклянной, и пластмассовой, или сделанная из какого либо другого материала, так же как и из железа.
Основное требование к консервированию-то, что продовольствие стерилизуется, обычно нагреванием, и затем помещается в воздухонепроницаемую емкость. В отсутствии воздуха, новые патогены не могут попасть на стерилизовавшийся продукт.
В большинстве случаев консервирования, продукты, которые упаковываются, сначала подготавливаются некоторыми способами – очищаются, отслаиваются, нарезаются ломтиками, раскалываются или обрабатываются другими способами и только потом непосредственно помещаются в емкость. Затем емкость помещается в горячую воду или в другую среду, где ее температура поднимается выше точки кипения воды в течение некоторого периода времени. Этот процесс нагревания достигает сразу двух целей. Во-первых, уничтожается большинство патогенов, которые могут присутствовать в емкости. Во-вторых, исключается попадание воздуха в емкость с продовольствием.
После окончания нагревания, емкость герметизируется. В домашних условиях, консервирование в банках, при герметизации емкости, сверху продовольствия должен размещаться слой расплавленного парафина. Поскольку парафин быстро охлаждается, то сверху продовольствия формируется твердый затвор. Вместо или в дополнение к парафиновому затвору, емкость может быть герметизирована металлическим шнеком, содержащим резиновую прокладку. Первая стеклянная банка, предназначенная для этого типа домашнего консервирования – банка Масона, была запатентована в 1858 г.
В качестве коммерческой упаковке пищевых продуктов часто используют оловянные, алюминиевые или другие виды металлических канистр. Технология этого вида консервирования была развита в середине 1800-ых гг., когда рабочие герметизировали ручным способом канистры с пищевыми продуктами. На этой стадии, один рабочий мог редко производить более 100 «канистр» с продовольствием в день. С развитием более эффективных способов консервирования в конце 19 столетия массовое производство баночных консерв стало реальностью.
Как и при домашнем консервировании, процесс сохранения пищевых продуктов в металлических канистрах, очень прост в реализации. Пищевые продукты обрабатываются, а пустые канистры стерилизуются. Обработанные пищевые продукты помещаются в стерильные металлические канистры, нагреваются до температуры стерилизации и затем канистры герметизируются механическим способом. Современные механизмы способны запечатывать 1000 канистр в минуту.
Химические добавки
В большинстве способах сохранения продовольствия применяемых сегодня, используют некоторые химические добавки, чтобы остановить порчу продуктов. Из многих доступных химических добавок, одни уничтожают или замедляют рост патогенов, другие предотвращают или замедляют химические реакции, которые приводят к окислению пищевых продуктов. Примеры наиболее известных, ранее применяемых пищевых добавок – бензойнокислый натрий и бензойная кислота, кальций, пропионовокислый натрий, пропионовая кислота, калий, сорбат натрия и сорбиновая кислота, натрий и сульфат калия. Примеры последних добавок включают – кальций, аскорбат натрия, аскорбиновую кислоту (витамин С), бутилированный оксианизол и бутилированный окситолуол, лецитин, натрий и сульфит калия, двуокись серы.
Специальный класс добавок, которые замедляют окисление, известен как секвестранты. Секвестранты – составы, которые «захватывают» металлические ионы меди, железа и никеля, и исключают их контакты с пищевыми продуктами. Удаление этих ионов помогает сохранить пищевые продукты, потому что они в свободном состоянии усиливают окисление пищевых продуктов. Некоторые примеры секвестрантов, используемых в качестве консервирующих средств – этилендиаминтетрауксусная кислота, лимонная кислота, винная кислота.
Радиация
Стерильное влияние радиации на патогены, было известно много лет. Начиная с 1950-х г., исследование в Соединенных Штатах было направлено на использование этой методики, для того чтобы сохранить некоторые виды продовольствия. Радиация, используемая для сохранения продовольствия – обычно радиация гамма-лучами от радиоактивных изотопов или произведенными механизмом бета-лучами или электронными лучами. Одним из первых применений радиации для сохранения продовольствия одобренным Пищевой Администрацией США в 1983 г., была обработка различных видов трав и специй. В 1985 г. Ф.П.А. одобрила и разрешила использование радиации для обработки свинины, как средство, разрушающее патогены – палочек трихинеллеза. Ожидается, что легкость и эффективность сохранения продовольствия при помощи радиации значительно разовьется в будущем.
Однако будущее несколько омрачается опасениями, высказанными учеными и представителями общественности о вредном воздействии облученных пищевых продуктов на людей.
Слова:
1. preservation сохранение
2. technique метод, техника, технология
3. method метод
4. canning консервирование
5. pickling соление
6. drying сушка
7. freezing замораживание
8. irradiation облучение, радиация
9. pasteurization пастеризация
10. smoking копчение
11. chemical additives химические добавки
12. spoilage порча
13. pathogens патогены
14. microorganisms микроорганизмы
15. bacteria бактерия
16. mold плесень
17. cell клетка
18. temperature температура
19. antioxidant антиокислитель, антиоксидант
20. chemical reaction химическая реакция
21. oxidation окисление
22. dehydration дегидратация, обезвоживание
23.fermentation ферментация, брожение
24. salting соление
25. velocity скорость
26. humidity влажность
27. alternative альтернативный, альтернатива
28. flavor аромат, привкус
29. disease-causing болезнетворный
30. organism организм
31. mechanical механический
32. apricot абрикос
33. to macerate вымачивать
34. to boil кипеть, кипятить
35. broad sheet широкий лист (пластина)
36. rice рис
37.traditional method традиционный метод
38. field поле, полевой
39.electron электрон
40. barn амбар, сарай
41. to thresh молотить, молоть
42. crop зерновые культуры
43. condition условие, состояние
44. maize кукуруза
45. barley ячмень
46. wheat пшеница
47. vacuum drying вакуумная сушка
48. to remove перемещать, выносить
49. container емкость, контейнер
50. water vapor pressure водяное давление пара
51. to evaporate испарять, испаряться
52. quickly быстро
53. normal atmosphere pressure нормальное атмосферное давление
54. enzyme фермент
55. air drying воздушная сушка
56. spray drying сушка распылением
57. solution раствор
58. surface area поверхностная область
59. physical principle физические законы
60. sublimation возгонка, сублимация
61. gaseous газообразный
62. to melt плавить, плавиться
63. molecule молекула
64. to submerge погружаться, погружать
65. brine рассол
66. efficiency эффективность
67. to treat обрабатывать
68. sorbic acid сорбиновая кислота
69. concentration концентрация
70. sauerkraut квашеная капуста
71. cucumber огурец
72.olive олива, маслина
73. crystal кристалл
74. aesthetic эстетический
75. the destruction of texture разрушение текстуры
76. refrigerate замораживать, охлаждать
77. parallel параллельный
78. sodium chloride хлорид натрия
79. liquid nitrogen жидкий азот
80. to mixture смешивать
81. bread-maiking хлебопечение
82. thermal тепловой
83. the boiling point of water точка кипения воды
84. to package упаковывать
85. sodium propionate пропионовокислый натрий
86. to sterilize стерилизовать
87. air-tight воздухонепроницаемый
88. paraffin парафин
89. rubber gasket резиновая прокладка
90. aluminum алюминий
91. metallic cans металлическая банка
92. mass production массовое производство
93. plastic пластик, пластмасса
94. sodium benzoate бензойнокислый натрий
95. benzoic acid бензойная кислота
96. calcium кальций
97. propionic acid пропионовая кислота
98. potassium калий
99. sodium sorbate сорбат натрия
100. vitamin витамин