Современные технологии в производстве и упаковке пищевых продуктов конспект
Обновлено: 06.07.2024
Пищевое производство активно принимает инновации, предоставляя широкий простор для деятельности разработчиков и инженеров. Западные специалисты выбрали Топ-5 прорывных технологий, которые способны помочь компаниям из сферы пищепрома существенно расширить границы своих производственных возможностей.
В обзор попали новые производственные технологии, которые используют традиционные виды энергии и воздействий, такую как тепло, электричество, давление и вакуум, принципиально новыми способами. Они убивают микроорганизмы, вытесняют влагу и выполняют другие функции, чтобы увеличить срок годности готовой продукции, сделать ее более безопасной и улучшить ее вкус.
Spirajoule
Технология Spirajoule — это способ уменьшить или полностью устранить бактериальную нагрузку на порошки и другие сыпучие материалы. Основным рабочим элементом этой технологии является шнек специальной конструкции с электрическим подогревом, который подходит для перемещения таких продуктов, как травы, орехи, зерно и другие сыпучие материалы. Во время транспортировки объекты подвергаются воздействию перегретого пара, который обеспечивает нужную температуру и одновременно нормализует содержание влаги.
Аарон Норрис, президент Norris Thermal Technologies, единственного североамериканского дистрибьютора Spirajoule, говорит, что эта технология прогревает продукты эффективнее, чем использовавшиеся ранее решения. Оборудование для Spirajoule-комплексов производится и продается французской фирмой Etia SAS под торговой маркой Safesteril.
Уровень влажности, длительность обработки и температура системы могут гибко настраиваться, что даёт возможность создать оптимальные условия для широкого спектра продуктов. Результат может варьироваться от пятикратной пастеризации до промышленной стерилизации. Поскольку воздействие пара происходит во время перемещения продукции, исключается его конденсация, поэтому Spirajoule может использоваться даже для липких, комкующихся порошков.
Norris Thermal установила более 10 линий Spirajoule в Северной Америке. С их помощью обрабатываются самые разные виды продуктов, в том числе специи, нутрицевтики, орехи, молотое льняное семя, паприка и измельченная мята. А значительная гибкость настроек позволяет использовать один и тот же комплекс при производстве широкой номенклатуры продукции, что востребовано на крупных пищевых производствах.
Микроволновая термическая стерилизация
Технология микроволновой термической стерилизации (MATS) способна обеспечить повышенную стабильность и безопасность при хранении целого ряда продуктов, включая цельное мясо и морепродукты. Потенциально MATS может превзойти по эффективности все используемые сегодня технологии
Подобно многим новшествам в области пищевых продуктов, технология MATS изначально разрабатывалась для нужд вооруженных сил США. Американской армии требовался реально работающий способ повысить качество выдаваемых военнослужащим рационов питания длительного хранения или, говоря другими словами, сухпайков. Подходящий метод был разработан исследователями из Университета штата Вашингтон и поставлен на коммерческие рельсы компанией 915Labs, стартапом из Денвера.
Микроволновая стерилизация проводится следующим образом: пакет с продуктом погружают в воду и подвергают воздействию микроволн частотой 915 МГц, в результате чего внутренняя температура поднимается примерно до 121 °C. Это тепло генерирует пар и внутреннее давление. Чтобы упаковка не лопнула, вода, находящаяся вокруг нее, также находится под давлением. Для обработки по технологии MATS продукты могут упаковываться в различные пластиковые упаковки, как жесткие, так и гибкие. Главное условие: они не должны иметь металлических компонентов.
Один из наиболее популярных вариантов — герметичный пластиковый лоток, в котором продукт упаковывается в вакууме. В частности, такой формат отлично подходит для упаковывания мяса и морепродуктов. Микроволновая стерилизация обеспечивает таким продуктам впечатляющую сохранность в условиях стабильного хранения. Поэтому появляется возможность выкладывать их на открытых холодильных стеллажах, не имеющих двери или другого барьера между потребителем и продуктом.
Схожий эффект обеспечивает и пастеризация с помощью микроволновой печи (MAPS), которая технологически практически идентична MATS, однако проводится при более низких температурах — от 75 °C до 90 °C. Эти температуры не приводят к образованию избыточного внутреннего давления, способного повредить упаковку, поэтому нет необходимости создавать давление воды, в которой проводится пастеризация. MAPS позволяет реализовывать продукты, которые обычно стерилизуются путем реторты, в охлажденном виде — от напитков до готовых блюд.
Перечень продуктов, которые можно обрабатывать с помощью MATS или MAPS, достаточно обширен: цельные белки, овощи, рис и злаки, макароны, хумус, соусы, напитки, готовые блюда и многое другое.
Крупнейшим заказчиком технологии MATS пока остаются американские военные. Однако есть некоторые свидетельства, что интерес к микроволновой стерилизации проявили Amazon и Walmart. Брюстер отказалась идентифицировать каких-либо текущих коммерческих клиентов, хотя отметила, что самый крупный на сегодняшний день заказчик находится в Индии.
Энергия излучения в вакууме
Микроволны используются и в другой передовой технологии: это т.н. энергия излучения в вакууме (REV). Ее действие заключается в вытеснении влаги из пищи под воздействием микроволн в условиях вакуума. При этом удаление влаги происходит равномерно и может быть откалибровано для каждого применения.
Ключевым моментом, по словам Карлтона, является то, что микроволны сушат продукт равномерно по всей толщине, а не только снаружи, в то время как вакуум снижает температуру кипения влаги, позволяя быстрее вытеснять ее.
По оценкам Чарльтона, около 70% нынешних клиентов этой технологии используют ее для обработки молочных продуктов, снэков и продуктов длительного хранения, а оставшиеся 30% — для фруктов и овощей.
EnWave открыла филиал в штате Вашингтон, где и родилась практическая возможность использования REV-технологии, получившая название NutraDried. Изначально единственным продуктом, для которого она использовалась, был Moon Cheese — закуска из 100% сыра, высушенного до хруста при воздействии REV.
Обработка под высоким давлением
Технология обработки под высоким давлением (HPP) позволяет уничтожить микроорганизмы внутри запечатанной упаковки без какого-либо нагрева, существенно увеличивая срок годности продуктов и сохраняя их свежими.
Как следует из названия, HPP может использоваться исключительно при создании высокого давления. Для обработки пища запечатывается в водонепроницаемую гибкую упаковку и погружается в емкость с водой, которая доводится до давления в 87 000 фунтов на квадратный дюйм или еще более высокого. Это буквально сдавливает клетки микроорганизмов — но поскольку давление прикладывается со всех сторон, продукт не деформируется и не разрывается. Поэтому эта технология может применяться для колбасных изделий или нарезанных мясных деликатесов.
Последняя категория, по сути, является одним из крупнейших в настоящее время рынков для HPP. Деликатесное мясо и гуакамоле (первый продукт, коммерчески обработанный с HPP) составляют около 60% рынка использования технологии HPP, говорит Джойс Лонгфилд, председатель Совета Cold Pressure и вице-президент по инновациям GoodFoods. Другие продукты, на которые приходится примерно 15-20% использования HPP, включают в себя свежий сок, супы, рагу, салаты, соусы, и многое другое.
Что касается будущего HPP-технологии, то Эррол Рагхубеер, старший вице-президент по микробиологии и технологиям питания поставщика оборудования JBT Avure, говорит, что аналоги мяса на растительной основе и сырое молоко — как напиток, так и ингредиент — входят в число продуктов, которые могут в ближайшее время создать высокий спрос на данный метод обработки.
HPP может применяться только периодически, что дает ей преимущество перед технологиями, сопровождающимися непрерывной термической обработкой. Кроме того, она предоставляет облегченные условия для масштабирования: увеличение емкости HPP-системы может быть сделано без расширения ее площади. В то же время при ее использовании нужно суметь довести воду до необходимого предельного давления за меньшее время, что требует добавления большего количества насосов. Комплекс от JBT Avure имеет модульную систему, которая позволяет конечным пользователям при необходимости добавлять дополнительные насосы.
Импульсное электрическое поле
Ещё одна перспективная технология нетепловой обработки пищевых продуктов — импульсное электрическое поле (PEF). PEF может не только инактивировать микроорганизмы без нагревания — она способна улучшать характеристики и состав пищи, вытесняя из неё излишнюю влагу и другие компоненты.
Принцип действия PEF основан на воздействии электромагнитных импульсов, длящемся всего 1 секунду. Этот метод обработки подходит для обширного спектра продуктов, начиная от напитков и заканчивая целым картофелем. Импульсы, воздействуя на объект, прокалывают клеточные стенки — причём как микроорганизмов, так и самого продукта. В первом случае увеличивается срок годности продукта, а во втором удаляется заключенная в клетках внутренняя влага, а вместе с ней и растворенные сахара.
PEF-обработка облегчает нарезку и приготовление картофеля и других овощей. Марк де Боевер, управляющий директор Pulsemaster, поставщика PEF-оборудования, считает, что для разрезания цельного картофеля, обработанного по данной технологии, требуется на 40% меньше усилий.
Обработка по методу PEF также повышает гибкость продуктов, что облегчает нарезку картофеля и других овощей в сложные формы. Это также облегчает их приготовление, особенно жарку, потому что пониженная влажность уменьшает их способность впитывать масло. А это не только снижает калорийность блюд, но и сокращает время их приготовления. Это открывает новые перспективы для рынка картофельных чипсов и картофеля фри, которые традиционно отличаются критической жирностью.
Воздействие PEF-технологии перед жаркой может сделать пищу более здоровой. Сочетание более низкой температуры и пониженного содержания сахара приводит к образованию меньших количеств акриламида, побочного продукта жарки, который является доказанным канцерогеном.
Антимикробные свойства PEF-технологии могут быть использованы для увеличения срока годности жидких и полутвердых продуктов, включая молоко, фруктовые и овощные соки, йогурт, яйца, яблочное пюре, соусы и заправки для салатов. Тем не менее, на текущий момент она используется преимущественно для предварительной обработки твердых продуктов, в частности, того же картофеля. Отчасти это обусловлено конкуренцией со стороны других нетепловых методов антимикробной обработки, а отчасти тем, что для PEF-технологии пока ещё не разработана достаточная нормативная база и указания по возможностям и условиям применения.
§ 32. Индустрия питания: инновационные методы в технологии обработки сырья и пищевых продуктов
Расскажите о том, как продлить срок годности пищевых продуктов. Влияет ли упаковка на срок годности пищевых продуктов?
Сегодня благодаря суперсовременным технологиям производства пищи пищевая промышленность и рынок во всех странах мира всё больше предлагают и активно продвигают высококалорийные, легкоусвояеые так называемые рафинированные пищевые продукты с высоким содержанием жира и сахара и с низким содержанием пищевых волокон, витаминов и минеральных веществ.
Одним из приоритетных направлений развития пищевой промышленности Российской Федерации является внедрение инновационных методов в технологии обработки сырья и пищевых продуктов.
Радуризация – обработка продуктов методом радиации , широко используется при вялении и сушке, например специй, для уничтожения патогенных бактерий, задержки созревания плодов и замедления прорастания некоторых овощей. Облучение оказывает эффект, аналогичный любой другой термической обработке, не изменяя внешнего вида и вкусовых качеств продукта и увеличивая срок хранения.
УФ-обработка – пищевая технология, которая широко применяется для обеззараживания молочных изделий, воды и сыпучих продуктов . В отличие от воздействия химических реагентов, УФ-излучение не вызывает образования токсинов и не изменяет химический состав продуктов.
ИК-нагрев – нагрев продуктов с помощью инфракрасного излучения , используется в пищевом производстве для выпечки, сушки, обжарки, копчения и стимуляции биохимических процессов. Данный метод предоставляет возможность выпускать продукты, не содержащие консервантов и других химических веществ. При последующем замачивании высушенные продукты восстанавливают все свои натуральные органолептические, физические и химические свойства.
Диэлектрический нагрев – метод нагрева переменным электрическим полем . В пищевом производстве используется сверхчастотный (СВЧ) нагрев, имеющий ряд преимуществ перед традиционными методами термической обработки: высокая скорость нагрева; сохранение витаминов и других полезных веществ в продуктах; экономичность процесса; возможность создания температурной неравномерности.
Применение СВЧ-нагрева позволяет добиться почти полного извлечения масел из растительного сырья, а также сохранить их пищевую и биологическую ценность. В хлебопекарной и кондитерской промышленности СВЧ-обработка широко применяется для обеззараживания и улучшения пищевой ценности зерна.
Индукционный нагрев – электромагнитная энергия рассеивается в объёме продукта, вызывая нагрев , используется для продуктов с повышенной влажностью. Реализуется с помощью внешнего переменного магнитного поля. . Индукционные установки пока ещё не получили широкого распространения на российских предприятиях, однако данная пищевая технология обладает значительными экономическими возможностями для успешного применения в будущем.
Криозаморозка (шоковая) – метод заморозки осуществляется посредством использования криогенных газов в жидкой фазе — жидкого азота и углекислоты. Это один из современных способов сохранения продуктов питания. Благодаря шоковой заморозке срок хранения продуктов значительно возрастает (рис. 1).
Рис. 1. Камера для шоковой заморозки
Высокие требования потребителей к качеству продуктов заставляют более активно использовать новейшие научные разработки в пищевой промышленности, особенности современного производства пищевой упаковки, ведь упаковочная индустрия является незаменимым элементом пищевого производства.
Современные пищевые упаковки позволяют существенно увеличивать срок хранения продуктов, сберегая их вкусовые качества и внешний вид. На сегодняшний день выделяют три ключевых метода упаковки пищевых продуктов .
Технология вакуумизации широко используется в пищевой промышленности для закатки заполненной продуктом тары. Так, от неё зависит герметичность банки, а следовательно, сохранность качества пищевого продукта при хранении. Кроме того, она применяется при сублимационной сушке пищевых продуктов, которые в результате вакуумизации сохраняют вкусовые качества, питательные свойства и долго хранятся в обычных условиях.
Технология асептической упаковки заключается в том, что продукт и упаковка стерилизуются отдельно, а затем упаковка наполняется продуктом и закупоривается в стерильных условиях. Такой процесс обеспечивает долгую сохранность продукта без необходимости использования консервантов. Асептическая упаковка используется для молочных продуктов, напитков на основе сои, безалкогольных и спиртных напитков, супов, соусов и других жидких продуктов (рис. 2).
Рис 2. Современная линия по переработке и упаковке жидких пищевых продуктов
Использование вакуума и модифицированной газовой среды позволяет увеличить срок хранения пищевых продуктов благодаря снижению развития микрофлоры. Она используется в пищевом производстве главным образом для транспортировки и хранения свежего мяса, рыбы и птицы, а также полуфабрикатов, колбасных изделий, свежего хлеба, фруктов и овощей.
Рис. 3. Упаковочный автомат
С помощью специальной газовой среды вокруг продукта создаётся особая атмосфера, которая препятствует размножению бактерий и окислению жиров (рис. 3 и 4).
Рис. 4. Вакуумный пакет – безопасность питания
Основные понятия и термины:
радуризация, УФ-обработка, ИК-нагрев, диэлектрический нагрев, индукционный нагрев, криозаморозка; технологии вакуумизации, асептической упаковки, модифицированной газовой среды.
? Вопросы и задания
1. Какие методы в технологии обработки сырья и пищевых продуктов внедрены в пищевой промышленности?
2. Что вы знаете о современной упаковочной индустрии?
3. Расскажите об асептической упаковке пищевых продуктов. Какие пищевые продукты в неё можно упаковывать?
4. Что представляет собой модифицированная газовая среда? Какие пищевые продукты можно упаковывать, используя эту технологию?
Идеи творческих проектов
Идея 1. Национальная кухня.
Идея 2. Изучение особенностей приготовления кулинарных блюд из мяса в национальных кухнях народов мира.
Читайте также: