Нетрадиционные методы консервирования

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 высокой энергии, 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)×10¹⁰ м, 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 α-лучами (положительно заряженные ядра гелия) и β-лучами (поток электронов или позитронов), а также возникают электромагнитные колебания высокой частоты, называемые γ-излучением. Природа γ-излучения сходна с природой γ-лучей Рентгена. Именно эти два вида излучения - рентгеновские и γ-лучи - производят ионизирующее действие, а α- и β лучи имеют малую проникающую способность, и их влияние на облучаемые материалы незначительно.

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).

По сравнению с другими способами предохранения продуктов от порчи ионизирующие излучения обладают следующими преимуществами: незначительные общие химические изменения продукта; небольшой подъем температуры облучаемого продукта (в пределах нескольких градусов); обработка продуктов за короткий срок на желательную глубину; возможность организации непрерывно-поточной обработки; использование любых видов герметичной упаковки. Наряду с этим имеются и существенные недостатки: возникновение химических изменений, ухудшающих вкус, запах, консистенцию; опасность образования вредных соединений, как во время облучения, так и после него; развитие ферментативных процессов во время хранения. Предотвратить нежелательные изменения в полной мере пока не удалось, поэтому широкое применение ионизирующих излучений в промышленном масштабе задерживается.

Итак, при определенной дозировке ионизирующих излучений можно подавить жизнедеятельность микроорганизмов либо вовсе их уничтожить. На этом основании методы консервирования пищевых продуктов называются радуризацией и радаппертизацией.

При радуризации, производимой дозами (250 800)×103 рад, микроорганизмы уничтожаются лишь частично, в результате чего плоды, овощи, мясо, рыба могут сохраняться в свежем виде дольше, чем без радиационной обработки. Например, срок хранения ягод в холодильнике после радуризации можно продлить на неделю, томатов - на 2 недели, а мяса - на несколько месяцев.

Радаппертизация, или радиационная стерилизация, предназначена для уничтожения микроорганизмов в той степени, в какой это практикуется при тепловой стерилизации, дающей возможность получить консервы. Нужно, однако, сказать, что при этом требуются очень большие дозы ионизирующих излучений, ибо микроорганизмы, особенно споры анаэробов, очень устойчивы к радиационному фактору. Но большие дозы приводят к появлению посторонних запахов и привкусов в продукте, разложению пищевых веществ, особенно аскорбиновой кислоты, образованию токсичных соединений, поэтому для обработки пищевых продуктов они недопустимы.

Пороговые дозы не должны превышать (в 103 рад): при облучении говядины - 700, баранины - 300, рыбы – 300-500, апельсинов - 432 и так далее. Для радиационной инактивации ферментов требуются еще большие дозы, порядка 107 рад, то есть значительно превышающие летальные дозы для микроорганизмов.

Для предотвращения нежелательных изменений в пищевых продуктах под влиянием ионизирующих излучений предложены разные меры. К ним относятся: предварительная (до облучения) тепловая обработка пищевых продуктов для инактивации ферментов; предварительное замораживание продуктов для превращения значительной части жидкой влаги в лед и снижение этим концентрации свободных радикалов, образующихся при последующей радиационной обработке; внесение до облучения в продукт аскорбиновой кислоты для защиты пищевых веществ от чрезмерного окислительного воздействия.

Ультрафиолетовое излучение, охватывающее область электромагнитных колебаний с длиной волн (136-4000)×10^{-10 м, обладает большой энергией и поэтому оказывает сильное химическое и биологическое действие. Наибольшим воздействием на бактерии, подавляющим их жизнедеятельность и приводящим живые клетки к гибели, обладают лучи с длиной волн от (2950-2000)×10 м. Данная область ультрафиолетовых лучей называется бактерицидной. Максимум бактерицидного действия оказывают лучи с длиной волны около 2600×10 м. За лучами с длиной волны 2000×10 м лежит малоизученная озонирующая область спектра.}

Однако широкое использование бактерицидного эффекта ультрафиолетовых лучей для консервирования пищевых продуктов лимитируется их малой проникающей способностью, не превышающей долей миллиметра. Не пропускают УФ-лучей и стенки жестяной и стеклянной тары. Поэтому УФ-спектр может быть использован в основном для стерилизации поверхностей, при условии, что глубинные слои материала не содержат микрофлоры.

УФЛ можно использовать для стерилизации воздуха, воды и рассола в тонком слое, так как эти материалы хорошо проницаемы для УФЛ. Ежесуточное облучение воздуха в помещении объемом 65 м³ в течение 9 ч лампами УФЛ общей мощностью 40 Вт снижает количество микробов в нем на 90%. В помещениях, где производится облучение продуктов УФЛ, количество микроорганизмов в несколько раз меньше обычного.

Следует иметь в виду, что УФЛ опасны для человека, действуя на кожу, а в особенности на глаза.

___________