Способ консервирования жидких и вязких пищевых продуктов Советский патент 1993 года по МПК A23L3/32 

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способам консервирования пищевых продуктов.

Известный уровень техники в области консервирования пищевых продуктов характеризуется следующим противоречием. Технические решения, направленные на увеличение сроков хранения для стабильного снабжения населения независимо от сезона года и наличия сырья значительно уменьшают сохранность питательных свойств продуктов (качества белка, содержание и активность витаминов и ферментов и др.), На разрешение вышеуказанного противоречия направлено предлагаемое изобретение.

Известен способ ультравысокотемпературной обработки жидких пищевых продуктов, в частности молока.

Способ основан на принципе косвенного (непрямого) теплообмена. Нагрев или по- следующее охлаждение молока или молочных продуктов осуществляют встречным потоком стерильной воды. Стерильная вода, выступающая в данном способе в качестве теплоносителя, циркулирует по круговому циклу, обмывая трубопровод с обрабатываемым продуктом. Ее температуру изменяют от 15°С до . при этом создают давление в канале циркулирующей воды до 100 бар. Через трубопроводы температура воды передается обрабатываемому продукту с незначительной потерей энергии (коэффициент полезного действия теплообменника достигает 90%). После тепловой обработки проводят асептическую расфасовку продукта.

VI

ю ел

00

со

го

со

Однако при хорошей сохранности его питательных свойств срок хранения продукта сравнительно не продолжителен, не превышает шести недель. Недостаточная стерильность объясняется повторным осеменением микроорганизмами, которое происходит при хранении продукта после операции стерилизации и последующего остуживания из-за потери вакуума в пакете с продуктом.

Известны также способы консервации пищевых продуктов за счет воздействия электромагнитного поля, в том числе и высокой частоты.

Способ нагревания расфасованных пищевых продуктов в электромагнитном поле заключается в следующем. Расфасованный продукт помещают в зону электромагнитного поля, при этом нагревание продукта в зоне электромагнитного поля осуществляют жидкой средой, значение которой равно или составляет половину значения диэлектрической постоянной пищевого продукта. Температуру жидкой среды, окружающей расфасованный продукт, регулируют так, чтобы на выходе из зоны электромагнитного поля температура поверхностного слоя продукта стала равной заданной температуре его внутреннего слоя, достаточной для стерилизации данного продукта. Для этого жидкую среду предварительно нагревают электромагнитным полем до температуры, равной заданной температуре внутреннего слоя продукта. В качестве жидкой среды используют водную среду, эмульсии, растворы солей или крахмала. Недостатком данного технического решения является неравномерное распределение температур по зонам продукта, при котором температура по краям и поверхности продукта отличается оттемпера- туры в его внутренних зонах, и как следствие недостаточный срок хранения.

Также известным является способ тепловой обработки пищевых продуктов, расфасованных в пленку. Способ заключается в следующем: продукт, продвигая по непрерывному замкнутому циклу, подвергают предварительному тепловому нагреву до температуры 50-80 С и последующему охлаждению за счет контакта с теплоносителем, температура которого выше или ниже температуры продукта. Далее предварительно нагреваемый продукт подвергают окончательному нагреву, который осуществляют за счет воздействия электромагнитного поля. Кроме того, данный способ предусматривает как вариант, осуществление предварительного нагрева, также, как и окончательного, в электромагнитном поле.

Однако данный способ не обеспечивает равномерности нагрева и как следствие непродолжительный срок хранения.

Описана комбинированная установка для стерилизации молока, реализующая двухэтап- ный способ стерилизации молока в потоке и в бутылках (в диэлектрической расфасовке). Молоко из приемного бака (по вышеуказанной ссылке) поступает в уравнительный бак и центробежным насосом подается в подогреватель. Подогретое -молоко направляется в гомогенизатор и затем во вторую секцию поО догревателя, где достигается температура стерилизации, При этой температуре молоко выдерживается в баке и частично охлаждается в охладителе до температуры, при которой стерилизуется после разлива в бутылки. Бутылки

5 перед разливом в машине стерилизуются в стерилизаторе. Стерилизация молока в таре . осуществляется в гидростатическом стерилизаторе, где поддерживается температура в двух или трех колонках, и в последней оно

0 охлаждается,

Недостатком прототипа является сравнительно продолжительное время обработки молока, что снижает качество продукта, К недостаткам прототипа следует отнести так5 же большой период температур продукта при двухэтапной обработке, что требует дополнительной затраты тепловой энергии.

Цель изобретения - увеличение длительности хранения с сохранением питательных и

0 вкусовых качеств продукта, а также упрощение технологии консервирования.

Поставленная цель достигается тем, что пищевой продукт подвергают предварительной тепловой обработке до темпера5 туры пастеризации или стерилизации, далее осуществляют расфасовку пищевого продукта в диэлектрические пакеты и расфасованный продукт обрабатывают электромагнитным полем высокой частоты. Предварительныйтепло0 вой нагрев осуществляют косвенным образом. Кроме того, обработку электромагнитным полем высокой частоты осуществляют в диапазоне 13-40 МГц. Вариантом предлагаемого способа предусматривается

5 проведение предварительной тепловой обработки электромагнитным полем высокой частоты перед предварительным косвенным тепловым нагревом.

Заявляемый способ отличается от изве0 стного тем, что обработку электромагнитным полем высокой частоты осуществляют после операции расфасовки продукта в диэлектрические пакеты,частотный диапазон электромагнитного воздействия составляет

5 13-40 МГц. Известны технические решения, в которых используется воздействие электромагнитного поля для осуществления сте-. рилизации пищевых продуктов. Однако такое воздействие используется как основной этап стерилизации,который необходимо многократно осуществлять с большой напряженностью и длительной экспозицией. В предлагаемом способе электромагнитное воздействие высокой частоты осуществляют после предварительной пастеризации или стерилизации и такое воздействие направлено на уничтожение наиболее стойких форм бактерий (спор), которые не были уничтожены при первичной тепловой обработке, также на уничтожение бактерий, которые попали в пищевой продукт при его расфасовке. Новым эффектом предлагаемого способа является стимуляция прорастания остаточных спор бактерий при первичной пастеризации и стерилизации косвенно через теплоноситель, и окончательное их уничтожение электромагнитным воздействием высокой частоты после расфасовки продукта при короткой экспозиции воздействия и меньшей напряженности электромагнитного поля, чем в известных технических решениях. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого решения критерию существенные отличия.

Предлагаемый способ позволяет достигать сроков хранения молока и молочных продуктов до одного года, а фруктовых и овощных соков, растительных масел, пива, вина, воды - до трех лет.

Кратковременное воздействие позволяет получить консервированные продукты высокого качества, которые можно использовать также в диетическом и лечебном питании.

Потеря питательны-х и вкусовых свойств происходит только на этапе предварительного нагрева до температуры пастеризации или стерилизации, но при электромагнитном воздействии происходит восстановление некоторых питательных свойств за счет восстановления исходных структурно-химических связей, которые были присущи ис- .ходному продукту до тепловой обработки под высоким давлением. Так, например, восстановление питательных и вкусовых свойств молока происходит лишь в метровом диапазоне волн (13-40 МГц), Поясняются эти превращения следующим образом: в пищевом продукте, кроме дипольных молекул воды, ответственных за интенсивный нагрев продукта в метровом диапазоне (параметр к1 + воды), существуют органические природные соединения (углеводы), в молекулах которых находятся атомы различного рода и сильно полярные пары, состоящие из положительного и отрицательного ионов. В этом случае заряды упруго связаны между собой и под действием переменного

электрического поля в них могут возникать вынужденные колебания. Такие колебательные системы можно рассматривать как резонаторы с очень малым затуханием, потери 5 в которых возникают только вблизи резонансной частоты, на которой и происходит фазовый переход, характеризующийся скачкообразным изменением константы

е1 (больше ее величины в метровом диапазо- 10 не волн).

Скачкообразное изменение параметра

Б1 указывает на химическое превращение элементов пищевого продукта, что и сказыc вается на его вкусовые и питательные свойства. Биохимический анализ показывает изменение процентного состава пищевого продукта: увеличение моносахаридов и али- госахаридов, хорошо растворяющихся в воQ де, как результат расщепления углеводов в поле ВЧ. Количество жира в молоке при , этом увеличивается на 8-10 % после ВЧ-воз- действия.

При воздействии электромагнитного

с поля в диапазоне 13-40 МГц не происходит разрушения структуры белка и витаминов. Оптимально откликаются на воздействие с частотой 13-40 МГц микроорганизмы, подвергаемые уничтожению в процессе обраQ ботки. Поэтому верхняя граница диапазона электромагнитного воздействия, а именно 40 МГц, определяется вышеуказанными теоретическими расчетами и экспериментальными данными, подтверждающими то, что

5 при частоте воздействия выше 40 МГЦ не происходит ни качественного, ни количественного возрастания положительного эффекта из-за проявления скинк-эффекта, что приводит к неравномерному прогреву проQ дукта. И кроме того, при обработке молочных продуктов более высокими частотами происходит потеря бактерицидного воздей- ствия по отношению к полезным молочным бактериям, в то время как при обработке

5 молока в диапазоне частот 13-40 МГц полезные молочные бактерии развивались и ферментировались- не менее эффективно, чем на молоке, стерилизованным обычным методом. Использование частот электроQ магнитного воздействия менее 13 МГц нецелесообразно из-за нечувствительности микроорганизмов на высокочастотное воздействие в вышеуказанном диапазоне, и кроме того, при частоте воздействия ниже

е 13 МГц не наблюдается физико-химических изменений в большинстве пищевых продуктов (молоко, мясо, соки, овощи, фрукты), так как энергия квантов электромагнитного воздействия примерно в 1000000000 меньше минимальной энергии химических связей.

Таким образом, предлагаемый диапазон высоких частот электромагнитного воздействия обеспечивает наилучший положительный эффект.

Предлагаемый способ консервирования жидких и вязких пищевых продуктов реализован следующим образом на одном из самых скоропортящихся продуктов - молоке.

Молоко подают в циркуляционный контур, в котором производят предварительный бесконтактный нагрев до температуры пастеризации или стерилизации по известной технологии. Данный нагрев осуществляют на установке ультравысокой температуры обработки. На первом теплообменнике температуру молока повышают до 70°С, при этой температуре растворяются шарики молочного жира, что предотвращает отстой в процессе последующей переработки. Далее проходя через второй теплообменник молоко нагревается до температуры 80-90°С, при которой молочные белки стабилизируются, что значительно сокращает выпадение осадка продукта в последующих стадиях обработки. Далее пропуская молоко по циркуляционному контуру через третий теплообменник, нагревают его до температуры 125-128°С и окончательно в стерилизаторе (четвертом теплообменнике) продукт нагревают до температуры 138°С, Благодаря такому ступенчатому тепловому воздействию уничтожаются все вегетативные формы бактерий и большая часть спор. После чего, производят охлаждение молока, продвигая его далее по циркуляционному контуру. В качестве теплоносителя используется стерильная вода, температуру которой изменяют от 15°Сдо 147°С. На выходе замкнутого циркуляционного контура пастеризованное, стерилизованное и охлажденное молоко асептически расфасовывают в диэлектрические пакеты различной емкости (0,25 литра, 0,5 литра, 1,0 литра), которые являются прозрачными для электромагнитного поля. В процессе расфасовки может происходить случайное вторичное осеменение спорами микроорганизмов, поэтому далее таким образом расфасованное молоко подвергают воздействию электромагнитного поля высокой частоты, По конвейерной линии расфасованное молоко продвигают через высокочастотную камеру, в которой молоко подвергают воздействию

5 электромагнитного поля частотой 27,0 МГц от серийно выпускаемого источника с напряженностью поля не менее 100 В/см с экспозицией до 600 сек. При этом скорость конвейерной линии задают в зависимости

10 от необходимой экспозиции и режима воздействия, а также от требуемой производительности установки,

Другие пищевые продукты по составу проще, чем молоко, поэтому они более эф15 фективно реагируют на высокочастотное воздействие и специально не оговорены. Однако в данном случае, как и в случае молочных продуктов, предлагаемый способ консервирования может использовать в ка20 честве предварительного нагрева воздействие электромагнитным полем высокой частоты путем ступенчатого нагрева молока непосредственным нагревом (или через теплоноситель в виде стерильной воды) до тем25 пературы 70-90°С, что позволит сократить время стерилизации на 20-30% при ультравысокой температуре под давлением в трубопроводе с обрабатываемым продуктом за счет предварительной фиксации ориента30 ции молекул углеводов и белков, или значительно снизить затраты энергии для стерилизации пищевого продукта.

Использование предлагаемого способ- да консервирования пищевых продуктов

35 обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: обеспечение длительного срока хранения (год и более), при сохранении питательности и вкусовых качеств на уровне и

40 несколько выше известных способов.

Преимуществом данного способа является возможность транспортировки пищевых продуктов обычными средствами транспорта, исключая необходимость нали45 чия рефрижераторов, что дает экономию энергетических ресурсов транспортных перевозок до 30%, а также упрощение конструкции складов и способов хранения консервированных продуктов.

50

Использование: пищевая промышленность, преимущественно стерилизация мо- лока. Сущность изобретения: способ заключается в тепловой обработке молока в две стадии: первая - косвенным нагревом в потоке, вторая - обработку расфасованного молока осуществляют в электромагнитном поле высокой частоты в диапазоне 13-40 МГц при напряженности поля не менее 100 В/см с экспозицией до 600 с. 1 з.п. ф-лы.

Формула изобретения

и расфасовку в диэлектрические пакеты, о т- личающийся тем, что, с целью увеличе- 55 ния длительности хранения с сохранением питательных и вкусовых качеств продукта, а также упрощения технологии консервирования, окончательную обработку расфасованного продукта осуществляют в

электромагнитном поле высокой частоты ви вкусовых качеств пищевого продукта,

диапазоне 13-40 МГц при напряженности по-проводят его дополнительную обработку в

ля не менее 100 В/см с экспозицией до 600 с,электромагнитном поле высокой частоты

2. Способ по п. 1,отличающийсяперед предварительным тепловым нэгретем, что, с целью стабилизации питательных5 вом.