Ионизирующие излучения обладают сильным бактерицидным действием, обеспечивающим при достаточной дозировке полную стерилизацию за очень короткое время (десятки секунд). Практический интерес для этих целей имеют лучи: катодные, рентгеновские и радиоактивные гамма-лучи.
Катодные лучи представляют собой поток быстрых электронов. Они обладают сравнительно невысокой проникающей способностью и при необходимости обрабатывают материал на сравнительно небольшую глубину.
При обработке пищевой продукции на большую глубину требуются катодные лучи очень высоких энергий, в этом случае их действие может вызвать опасность наведенной радиоактивности и сделать продукт непригодным для употребления. Поэтому катодные лучи ограниченно пригодны для предохранения пищевой продукции от порчи.
Рентгеновские лучи — коротковолновая электромагнитная радиация с непрерывным спектром в диапазоне волн (0,2—20) ■ 10"10м, граничащая в коротковолновой части с гамма-лучами, а в длинноволновой — с ультрафиолетовыми; наибольшей проникающей способностью обладают "жесткие" рентгеновские лучи (лучи с наиболее короткими волнами).
Их проникающая способность достаточна для практических целей, если интенсивность излучения высока (при 10 мэВ до 0,12 м). Неудобство представляет сложность рентгеновской установки.
Из числа радиоактивных излучений практическое значение имеют гамма-лучи, обладающие высокой жесткостью и, следовательно, большей проникающей способностью (около 0,1 м).
В качестве источников гамма-лучей могут быть использованы изотопы кобальта (кобальт-60), цезия (цезий-137) и других элементов, а также радиоактивные отходы атомных реакторов.
Последний источник дешевле, но пользоваться им труднее, так как приходится иметь дело с большим числом радиоактивных изотопов, имеющих разные спектры излучения.
Как известно, при радиоактивном распаде образуются потоки элементарных частиц, называемых б-лучами (положительно заряженные ядра гелия) и в-лучами (поток электронов или позитронов), а также возникают электромагнитные колебания высокой частоты, называемые г-излучением. Длина волны г-излучения радиоактивного кобальта около П,ПАБ, поэтому можно считать, что природа этого излучения сходна с природой г-лучей Рентгена. Именно эти два вида излучения — рентгеновские и гамма-лучи — производят ионизирующее действие, а а- и в-лучи имеют малую проникающую способность, и их влияние на облучаемые материалы незначительно.
Понятие процесса
Любой процесс следует рассматривать как непрерывную смену явлений во времени, не только комплексно, но и по наиболее характерным признакам. При этом описания явлений, которые выражают внешнюю форму внутренней природы материала, должны объективно отражать характерные внутренние связи. Для получения уравнений, применяемых в технических расчетах, в большинстве исследований и выводов из них основываются на гипотезах, рассматривающих материал с макроскопической точки зрения в качестве сплошной деформируемой среды, мерами подвижности частиц которой являются амплитуда и скорость смещения с непрерывным распределением основных физических свойств и деформаций.
Основные структурно-механические свойства
Реализация исследований методами инженерной физико-химической механики позволяет стабилизировать выход изделий, получать готовые продукты постоянного, заранее заданного качества, научно обосновывать понятие качества продуктов, рассчитывать, совершенствовать и интенсифицировать технологические процессы, "конструировать" те или иные виды пищевых продуктов и так далее. Это показывает, что реология и инженерная физико-химическая механика пищевых продуктов превратились из пассивных отраслей знания в производительную силу, позволяющую активно вмешиваться в производственные процессы с целью разработки новых и совершенствования существующих.
Реология в производстве пищевых продуктов
Пищевые отрасли вырабатывают огромное количество продуктов от элементарных по составу (например, поваренная соль или минеральная вода) до самых сложных в биологическом строении (например, мясные и рыбные продукты). Не менее разнообразно по состоянию и свойствам перерабатываемое сырье: от простых минеральных соединений до живых организмов. Многообразие применяемого сырья, необходимость направленной его обработки, связанной в ряде случаев с качественным изменением свойств сырья, вызывают необходимость применения разнообразных операций, форм воздействия, их интенсивности и характера подведения энергии к обрабатываемому сырью. В связи с этим перед научными и производственными работниками пищевой промышленности стоят проблемы создания и освоения прогрессивных технологических процессов с применением физических методов обработки: создания новых видов оборудования, обеспечивающих повышение эффективности производства; разработки объективных научных методов оценки качества сырья и продуктов и так далее. При решении этих вопросов существенное значение имеют реологические методы как научный фундамент для практических и теоретических разработок.
Виды сыров и их свойства
Зрелые сыры в основном характеризуются продуктами распада белков: содержанием нерастворимых белков, растворимых азотистых веществ, растворимых белковых веществ, небелковых азотистых веществ, аминного азота.
Посолка сыров
На первой стадии созревания сыров, так же как и в сырной массе, в сырах преобладают стрептококки, а на второй — молочнокислые палочки. Характер обработки сырной массы в сыроизготовителе оказывает самое непосредственное влияние на микробиологические процессы, протекающие в сыре при его созревании.
Сквашивание молока мезофильными бактериями
Сквашивание молока должно проводиться при температуре, оптимальной для развития микроорганизмов, входящих в состав закваски. При сквашивании молока мезофильными бактериями температуру поддерживают в пределах 30—35°С, термофильными — 40— 45°С.
Полезные свойства, возникающие в результате процесса сквашивания
Сквашивание и последующее созревание сквашенного молока сопровождаются биохимическими процессами, в результате которых молоко приобретает ряд полезных свойств. Белки молока при сквашивании из-за частичной пепто-низации-разлагаются на более простые, легкоусвояемые вещества. Молочная кислота, спирт и углекислый газ, образующиеся при брожении, усиливают секреторную деятельность желудочно-кишечного тракта.
Сквашивание молока
Процесс сквашивания молока используется в производстве кисломолочных продуктов, творога, сливочного масла, сыра. В молочной промышленности собственно процесс сквашивания молока не рассматривается как метод консервирования, хотя продукты, изготовленные с его использованием, более устойчивы по отношению к действию посторонней микрофлоры, чем. свежее молоко.
Посол с большой дозировкой соли
При посоле с большой дозировкой соли преобладающее накопление азотистых веществ наступает после достижения первого равновесия (кривая В). Липиды при созревании соленой рыбы частично гидролизуются под действием липолитических ферментов и частично окисляются. В результате гидролиза образуются свободные жирные и летучие кислоты, спирты.
Прерванный посол
Прерванный посол широко применяют при производстве соленого полуфабриката на промысловых судах, не имеющих условий для холодильной обработки сырья. Благодаря использованию повышенного количества соли обеспечивается максимальная скорость просаливания рыбы в первый период после посола. При этом следует учитывать неравномерность концентрации соли в разных участках мышечной ткани рыбы в период прерывания посола.
Сухой посол
Сухой посол применяют преимущественно для мелкой рыбы, имеющей достаточно воды в поверхностных слоях для образования тузлука, и быстро просаливающейся. Мокрый посол, при котором рыбу погружают в насыщенный раствор соли (тузлук), также используют для посола мелких рыб, просаливание которых не требует много времени и возможно без охлаждения огромной массы тузлука.
Вкусовые качества рыбы
Свежее мясо рыбы имеет слабые, неинтересные аромат и вкус, так что ферментативные процессы имеют исключительное влияние на образование вкусовых качеств соленой рыбы. Напротив, говядина, баранина или свинина при варке (или жаренье) приобретают очень сильные запах и вкус, которые во время созревания в посоле (точнее, при использовании при посоле мяса нитрита) значительно ослабевают, запах и вкус становятся более тонкими, приемлемыми.
Посол рыбы
Посол рыбы широко используется как способ предварительного консервирования. Рыбу солят при ее обработке копчением, вялением и другими способами. На сегодняшний день посол — лучший способ консервирования рыбы на период ее транспортировки и хранения до последующей обработки.
Состав рассола
Количество соли, вводимой в мясо, зависит от вида готовой продукции. К мясу, предназначенному для изготовления вареных изделий, добавляют такое количество соли, которое обеспечивает удовлетворительный вкус (соленость) готового продукта (с учетом воды, добавляемой к мясу в последующем). Для этого необходимо добавить 2,0—2,5% соли к массе мяса. В мясо, предназначенное для выработки полукопченых и копченых колбас, добавляют соли столько, чтобы ее концентрация после сушки продукта оказалась достаточной для максимального угнетения жизнедеятельности микроорганизмов, в пределах 3,5—4,0% соли к массе мяса.
Способы посола
В промышленной практике используют три способа посола: сухой, мокрый и смешанный (комбинированный). Сухой способ посола заключается в том, что продукт (мясо) натирают сухой посолочной смесью с последующим пересыпанием его солью во время укладки в штабеля (посол шпика), или мясо, предназначенное для изготовления колбас, перемешивают с солью в мешалке, а затем укладывают в тару и выдерживают определенное время. Особенностью сухого посола является то, что обрабатываемый продукт (мясо, шпик или другой мясопродукт) в той или иной степени подвергается обезвоживанию ткани.
Обработка продуктов ультрафиолетовым излучением
Ультрафиолетовое излучение, охватывающее область электромагнитных колебаний с длинами волн (136—4000) • 10~10 м, обладает большой энергией и поэтому оказывает сильное химическое и биологическое действие. В зависимости от длины волны действие различных участков ультрафиолетового спектра неодинаково. Область лучей с длиной волн от (4000—3300) • 10~10 м является химически активной. Зона в пределах (3300—2000) 10"10 м является биологически активной, способствует синтезу в организме витамина А и оказывает антирахитичное действие.
Радуризация и радаппертизация продуктов
Итак, при определенной дозировке ионизирующих излучений можно подавить жизнедеятельность микроорганизмов либо вовсе их уничтожить. На этом основании методы консервирования пищевых продуктов называются радури-зацией и радаппертизацией.
Суть процесса ионизирующего облучения
Облучение сопровождается быстрым распадом гликогена. Наиболее интенсивным изменениям при облучении подвергается фракция низкомолекулярных водорастворимых соединений мяса. Значительную роль играет, по-видимому, распад глютатиона и цистина, сопровождающийся образованием сероводорода, меркаптанов и других соединений серы. Эти вещества принимают участие в развитии запаха "облучения".
Действие ионизирующего облучения на составные части продукта
Составные части продукта имеют различную стойкость к ионизирующим излучениям, их действие разделяют на прямое и косвенное. К первому относятся химические соединения пищевых веществ или микроорганизмов под непосредственным воздействием энергии излучения, ко второму — изменения в результате воздействия на них активных радикалов, образующихся при прямом действии на менее стойкие вещества. В пищевых продуктах доля изменений, вызываемых косвенным действием, составляет около 80%.
Действие ионизирующих излучений
Характер действия ионизирующих излучений на продукт зависит от энергии излучения и от дозы облучения (количества излучения, поглощенного веществами). Для оценки дозы относительно данного облучаемого вещества принято пользоваться единицами, эквивалентными рентгену. В настоящее время дозу облучения чаще выражают в безотносительных единицах — рад (1 рад =100 эрг/г).