Поскольку главной причиной порчи пищевых продуктов в процессе хранения является жизнедеятельность микроорганизмов, то в основе всех способов консервирования лежат приемы, направленные на:
– удаление микроорганизмов, ферментов;
– уничтожение микроорганизмов;
– подавление микроорганизмов путем создания неблагоприятных условий для их жизнедеятельности;
– инактивацию ферментов.
Уничтожение микроорганизмов (абиоз), содержащихся в продукте. достигается различными воздействиями: – «холодной» обработкой (обеззараживание ультрафиолетовыми лучами, лазерными лучами, аэроионизацией, ультракороткими волнами, химическими веществами, антибиотиками). В результате происходит стерилизация, гибель вегетативной и споровой микрофлоры.
Ультразвуковые колебания воздействуют не только на микрофлору, но и на компоненты молока, поэтому его применяют при обязательном соблюдении оптимальных параметров.
Ионизирующее излучение в зависимости от длины волны делится на коротковолновое, ультрафиолетовое и лазерное. Его применяют если оно поглощается молоком. Для инактивации ферментов требуются большие дозы излучения. УФ-излучение ухудшает вкус и запах молока. Кванты ультрафиолетового спектра обладают достаточно высокой энергией (около 12 мВ). Воздействуя на микроорганизмы, УФ-лучи повреждают ДНК клеток. УФ-облучением пастеризуют молоко, а также дезинфицируют производственные помещения: участки фасования и асептического розлива молочных продуктов, заквасочные камеры, помещения для созревания сыра и др. Ионизирующее излучение глубоко проникает в молочный продукт, обеспечивая холодную пастеризацию или стерилизацию. В сочетании с мягкой тепловой обработкой ионизирующее облучение может быть использовано для инактивации специфической патогенной микрофлоры. Лазер используют для нетепловой стерилизации молока. Использование ионизирующего излучения может привести к нежелательным физико-химическим изменениям в компонентах молока.
Аэроионизацию используют для инактивации спор плесневых грибов в атмосфере камер созревания и хранения сыров.
Пищевые антибиотики применяют в дополнении к основному способу консервации. В нашей стране разрешено использовать низин (не действует на плесневые грибы и дрожжи), который чаще всего применяют.
Химическая стерилизация ограничена, так как вызывает порчу молока. Только сорбиновая кислота и ее соли, которые оказывают сильное ингибирующее воздействие на плесени и дрожжи, используются в молочной промышленности
Принцип анабиоза используют для консервирования молока и молочных продуктов охлаждением, замораживанием свободной воды и повышением осмотического давления в продукте.
Это основано на понижении активности воды до уровня, при котором развитие микроорганизмов становится невозможным или значительно подавляется. При пониженных температурах сильно замедляются биологические и биохимические процессы
Охлаждение молока и молочных продуктов до низких положительных температур 1-5 °С резко снижает развитие микробов.
В цельном молоке осмотическое давление в среднем составляет 0,6-0,7 МПа, при котором микрофлора активно развивается. Для эффективного консервирования молока активность воды должна быть не выше 0,6-0,65, а соответствующее ей осмотическое давление 16-18 МПа. Такое осмотическое давление обеспечивается введением в продукт сахарозы, которая легко растворима и не вступает в реакцию с компонентами молока.
Замораживание молока.
Ранее известный способ консервирования молока методом замораживания не нашел широкого распространения в молочной промышленности. В настоящее время замораживают не молоко, а предварительно концентрированный методом сгущения продукт.
Процесс замораживания и хранения молока в замороженном состоянии вызывает более сильные по сравнению с действием низких положительных температур повреждения белков и жировой дисперсии, которые не всегда удается полностью устранить.
Процесс замораживания молока происходит неравномерно — по мере вымораживания воды концентрация раствора повышается. Повышение концентрации раствора сопровождается снижением температуры замерзания. При этом скорость замораживания влияет на скорость образования и размер кристаллов льда. При медленном замораживании формируются крупные кристаллы, при высокой скорости понижения температуры — мелкие.
Отрицательное действие низких температур на белки молока в большей степени проявляется во время хранения замороженного продукта, чем при проведении самого процесса замораживания. Дестабилизирующее действие отрицательных температур на белки молока сводится к повреждению белковых молекул крупными кристаллами льда и снижению их заряда концентрированными растворами солей, которые также вызывают дегидратацию, денатурацию и затем агрегирование белков. Главную роль в дестабилизации белков играют соли кальция, которые могут образовывать мостики в процессе агрегирования казеиновых мицелл. Дестабилизированию белков также способствуют смещение рН молока к их изоэлектрической точке и кристаллизация лактозы.
Стойкость компонентов замороженного молока в большой степени определяется температурой и продолжительностью хранения замороженною продукта. Большинство авторов склонны считать оптимальной температурой хранения замороженного молока -18°С или несколько ниже (-20…-250). При этих температурах продукт сохраняет свои свойства в течение 3 мес и более. Одним из способов повышения устойчивости белков при замораживании является снижение в молоке содержания растворимого кальция и лактозы. Их можно удалить химическим путем (внесением фосфатов, фермента ф-галактозидазы), а также с помощью физических методов (использование электродиализа и мембранной обработки).
Липиды. Молочный жир во время замораживания и хранения молока при отрицательных температурах менее подвержен изменениям по сравнению с белками. Определяющими факторами устойчивости жира являются скорость замораживания и температура хранения замороженного продукта.
Медленное замораживание молока при высоких температурах (~5…-12°С) может вызвать дестабилизацию жировой дисперсии. В процессе охлаждения жировые шарики отвердевают и приобретают угловатую форму, свойства оболочечного вещества изменяются под влиянием незамороженной части плазмы — происходит денатурация белков оболочек и десорбция липазы, ксантиноксидазы и других ферментов. В результате этих изменений нарушается целостность оболочек жировых шариков, то есть происходит частичная дестабилизация жировой фазы с выделением свободного жира. Свободный жир способен к быстрому’ окислению с образованием пороков вкуса продукта. Замороженное и оттаявшее молоко быстрее сбивается, при нагревании в нем появляются капли выделившегося жира, при хранении оно более склонно к липолизу. Быстрое замораживание молока при низких температурах (ниже —22’С) предотвращает нарушение жировой дисперсии. Предварительное проведение гомогенизации молока и внесение антиоксидантов повышают стабильность жировой фазы. Температура хранения замороженного молока, обеспечивающая стабильность жира, до/окна быть не выше -18*С,
Соли, витамины и ферменты. При медленном замораживании молока происходит переход части растворимых солей кальция в нерастворимое состояние, более быстрое разрушение водорастворимых витаминов (особенно аскорбиновой кислоты) и повышение активности ферментов (липазы, ксантиноксидаэы и др.) по сравнению с быстрым замораживанием.