Пособие в области охраны окружающей среды и природопользования (стр. 9 )

5.5.5.4 Брожение

5.5.5.4.1 Назначение

Брожение представляет собой процесс контролируемого метаболического воздействия микроорганизмов на питательную среду (сырье) с целью изменения ее структуры. В процессе брожения происходит накопление органических кислот, аромато - и вкусообразующих веществ или спирта. Кроме того, этот процесс предохраняет продукты от развития патогенных микроорганизмов путем понижения кислотности продукта.

5.5.5.4.2 Область применения

Брожение является важнейшим этапом обработки множества продуктов в отраслях ППНМ. Этот процесс применяется при производстве пива, вина, различных молочных продуктов, овощей, мяса и рыбы.

Спиртовое брожение используется в производстве пива, в виноделии и для изготовления спиртов, в основном, с применением в качестве сырья зерновых, виноградного сусла, сахарного сиропа и мелассы.

Молочнокислое брожение применяется для изготовления йогурта и других сброженных молочных продуктов, овощей, например, кислой капусты. Молочнокислые закваски используются при производстве сыровяленых колбас (в соответствии с СТБ 295) и продуктов из говядины (в соответствии с СТБ 735).

5.5.5.4.3 Описание технологий, методов и оборудования

Существует два типа процесса брожения, а именно: спиртовое брожение и молочнокислое брожение.

Распад простого сахара на спирт обычно называется спиртовым брожением. Для получения этанола из углеводородов и небольшого количества других органических компонентов обычно используются дрожжи, как правило, вида Сахаромицетов, например, cerevisae или bayanus. Такое преобразование можно представить с помощью следующего уравнения:

C6H12O6 = 2C2H5OH + 2CO2, (1)

где C6H12O6 – глюкоза;

2C2H5OH – этиловый спирт;

2CO2 – углекислый газ.

Это анаэробный процесс, то есть не требуется наличие кислорода. Температура брожения, как правило, варьируется от 8 ºC до 30 ºC. Температура влияет на скорость брожения, эффективность преобразования и на вкус и аромат конечного продукта. Можно регулировать также водородный показатель pH. Это обеспечивает эффективность брожения и получение требуемого вкуса. Тип используемых видов дрожжей влияет на скорость, эффективность, вкус и аромат, поэтому необходимо тщательно подбирать их для получения требуемых результатов. Часто выбранные штаммы дрожжей используются для оптимизации извлечения спирта и получения ароматических соединений в качестве вторичных компонентов. В качестве питательных веществ для дрожжей добавляются азотсодержащие вещества, витамины и микроэлементы. Обычно в производстве пива и в виноделии брожение должно осуществляться в открытых бродильных сосудах. Некоторые следует заменять цилиндрическими закрытыми ферментерами, обеспечивающими отвод выделяющегося углекислого газа, CO2.

При молочнокислом брожении лактоза или другие виды сахара преобразовываются в молочную кислоту и небольшое количество других компонентов. Образование молочной кислоты сопровождается понижением водородного показателя pH, что очень важно для вкуса, аромата и хранения продукта. Существует несколько видов бактерий, способных образовывать молочную кислоту. Каждый вид является источником своего собственного вкуса и аромата. Молочнокислое брожение представляет собой анаэробный процесс. Молочнокислое брожение выполняется при температуре от 20 ºC до 40 ºC.

Чтобы процесс начался, в сбраживаемое сырье добавляются культуры бактерий, называемые закваской. Подготовка культур заквасок представляет собой важный процесс, поэтому риск передающихся по воздуху инфекций следует сократить до абсолютного минимума. Закваска должна готовиться в отдельной комнате, оснащенной приточной вентиляцией с обязательной фильтрацией подаваемого воздуха. В помещении должно поддерживаться значительное положительное давление относительно нормального атмосферного давления. Система мойки и дезинфекции оборудования также должна быть тщательно разработана, для исключения попадания остатков моющих средств и дезинфектантов в контакт с культурами и их ингибирования. Соблюдение строгих гигиенических требований и соответствующих режимов температурной (термической) обработки, пастеризации или стерилизации субстрата, а затем его охлаждения, требуют большого количества воды для мойки и ополаскания и значительного расхода энергии.

5.5.5.5 Коагуляция

5.5.5.5.1 Назначение

Коагуляция представляет собой агломерацию взвешенных частиц коллоидных растворов и выпадение их в хлопьевидный осадок.

5.5.5.5.2 Область применения

Коагуляция применяется при производстве сыра и извлечении казеина из молока. Часто она используется в обработке молока для отделения творога от сыворотки, и называется также створаживание.

5.5.5.5.3 Описание технологии, методов и оборудования

Одним из ключевых факторов, наряду с кислотностью среды, влияющих на коагуляцию белков молока, является температура. Необходимую температуру получают с помощью либо теплообменников, либо прямого введения пара в чан для створаживания. Температура должна составлять 30 – 40 °C. В молоко добавляются закваски и другие ингредиенты. Эти ингредиенты обеспечивают особые качества конечного продукта. Коагуляция осуществляется в соответствующих резервуарах, с помощью либо ферментативных коагулянтов, то есть животного или микробного фермента, либо кислотообразующих заквасок. При этом образуется казеиновый сгусток содержащий жир.

Характеристики сгустка определяются методом коагуляции. Отделяемая от сгустка сыворотка собирается и направляется на дальнейшую переработку. Для более полного отделения сыворотки от сгустка используют явление синерезиса – сжатие казеинового сгустка при повышенной температуре. Это используют для получения твердого или полутвердого сыра, свернувшееся молоко проходит тепловую обработку при перемешивании и при температуре от 40 °C до 53 °C. Для других видов сыра, например, моцарелла или проволон, а также для свернувшегося молока, нагреваемого при более высоких температурах, кроме этого может выполняться механическая обработка для получения волокнистой структуры.

5.5.5.6 Проращивание

5.5.5.6.1 Назначение

Задачей проращивания является активизация и развитие ферментативной системы в сердцевине зерна. Такая активизированная ферментативная система необходима для инициации разделения крахмала и протеина на стадии затирания перед последующим процессом пивоварения.

5.5.5.6.2 Область применения

Проращивание является важным этапом обработки в процессе солодоращения из зерен. Осолаживаемые зерновые, в основном, ячмень, используются для производства пива и напитков процессом перегонки, например, виски. Солод используется также в изготовлении пищевых приправ.

5.5.5.6.3 Описание технологий, методов и оборудования

Для того, чтобы начать проращивание, зерно замачивается для достижения необходимого содержания влаги (см. 5.5.5.1). После этого замоченное зерно перемещается в сосуды для проращивания с перфорированным дном из стального листа для воздушного солодоращения или на настил для проращивания – для токового солодоращения. Зерна укладываются слоем толщиной около 70 – 150 см для воздушного солодоращения и около 5 – 15 см для токового солодоращения. Этап проращивания продолжается, в основном, от 96 до 200 ч. В зависимости от оборудования, параметров процесса, сырья и получаемого готового солода, процесс проращивания может быть длиннее или короче. Кондиционированный воздух, то есть, охлажденный или подогретый и увлажненный, продувается через слой зерен в воздушном солодоращении, или над слоем в токовом солодоращении, для регулирования температуры и содержания влаги во время проращивания. Для предотвращения склеивания или сваливания сердцевины зерен, слой зерен время от времени переворачивается, во время этого можно использовать разбрызгивание воды. Процесс проращивания завершается сушкой.

5.5.5.7 Соление (вяление) и маринование

5.5.5.7.1 Назначение

Соление или вяление представляет собой процесс, при котором продукт обрабатывается обычной солью (NaCl) и солями для консервации, которые служат для сохранения продуктов с помощью понижения активности воды, aw, ниже микробных допустимых пределов. Маринование представляет собой консервацию продуктов с помощью понижения водородного показателя pH, главным образом, для овощей.

Цель этих технологий состоит в длительном сохранении контроля над ростом спорообразующих микроорганизмов, понижении энергии, необходимой для тепловой обработки и в добавлении вкуса продукта.

5.5.5.7.2 Область применения

Соление или вяление применяется в производстве некоторых типов сыра, мяса, рыбы, овощей и грибов. Количество соли в продукте может составлять от 1 до 5 %.

Маринование применяется при переработке фруктов и овощей.

5.5.5.7.3 Описание технологий, методов и оборудования

При посоле или вялении продукт обрабатывается поваренной солью, рассолом или посолочной смесью для придания ему требуемых свойств. Посол является одной из основных и определяющих операций технологического процесса производства мясных продуктов, в результате чего у сырья и готовых изделий происходит формирование необходимых технологических (водосвязывающая, гелеобразующая, эмульсионная и адгезионная способность) и потребительских (вкус, аромат, нежность, цвет, консистенция) свойств. Для придания мясным продуктам в процессе их технологической обработки цвета, близкого к естественному цвету мяса, в посолочную смесь добавляют нитрит натрия, который применяется в мясной промышленности как цветостабилизирующая и консервирующая добавка. Покраснение мяса в процессе посола обусловлено продуктом восстановления нитрита – окисью азота. Окись азота, реагируя с миоглобином мяса, превращает его в NO-миоглобин (нитрозомиоглобин), который и является красящим веществом соленого мяса. Для получения мясных продуктов с устойчивой окраской в качестве восстановителей применяют аскорбинат или изоаскорбинат натрия. Аскорбинат натрия способствует лучшему образованию NO‑миоглобина и предотвращает обесцвечивание поверхности солено-вареного или копченого мяса даже в присутствии кислорода.

Перспективным ингредиентом для интенсификации технологии производства мясных продуктов является посолочно-нитритная смесь. Посолочно-нитритная смесь представляет собой смесь соли поваренной пищевой выварочной экстра (например - «Полесье») и пищевых добавок: калия йодноватокислого и натрия азотистокислого. Смесь посолочно-нитритная используется в технологии производства мясных продуктов взамен раздельного применения нитрита натрия и соли поваренной пищевой йодированной. Остаточное содержание нитрита в мясных продуктах не должно превышать 3 - 10мг% в зависимости от вида мясного продукта [3].