Способ консервирования жидких и вязких пищевых продуктов

(57) Использовность, преимулока. Сущносзаключается в тдве стадии; перпотоке, втораямолока осущесполе высокойМГц при напряВ/см с зкспози ста- типа ова- етия их ыш ст О (Л ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕК ПАТЕНТУ(56) Фирменный проспект г)ппаЬ на "Уновку ультравысокотемпературную6500" М.,Выставка, Молмаш,Рогов И,А.и др, Способы консервирния молочных продуктов лечебного и дического питания и оборудование длпроизводства, М., АгроНИИТЭММ1988, с. 4 - 5.Патент СССР)ч. 513594, кл. А 23 ) 3/32,Сурков В.Д,и др, Технологическоерудование предприятий молочной промленности. М.; Пищевая промышленно1970, с. 201. Изобретение относится к пищевой про мышленности, 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,ОНСЕРВИРОВАНИЯ ЖИДПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ ание: пищевая промышленщественно стерилизация мать изобретения: способ епловой обработке молока в вая - косвенным нагревом в - обработку расфасованного твляют в электромагнитном частоты в диапазоне 13-40 женности поля не менее 100.цией до 600 с. 1 з,п. ф-лы. Способ основан на принципе косвенного (непрямого) теплообмена. Нагрев или последующее 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 147 фС, 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, 1795882Однако при хорошей сохранности его питательных свойств срок хранения продукта сравнительно не продолжителен, не превышает шести недель, Недостаточная стерильность обьясняется 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 оттемпературы в его внутренних зонах, и как следствие недостаточный срок хранения,Также известным является способ тепловой обработки пищевых продуктов, расфасованных в плейку. 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 длястерилизации молока, реализующая двухэтапный способ стерилизации молока в потоке и в бутылках(в диэлектрической расфасовке), Мо локо из приемного бака (по вышеуказаннойссылке) поступает в уравнительный бак и центробежным насосом подается в подогреватель, Подогретое молоко направляется в гомогенизатор и затем во вторую секцию по 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 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 оно20 охлаждается,Недостатком прототипа является сравнительно продолжительное время обработки молока, что снижает качество продукта, Кнедостаткам прототипа следует отнести так 25 же большой период температур продуктапри двухэтапной обработке, что требует дополнительной затраты тепловой энергии.Цель изобретения - увеличение длительности хранения с сохранением питательных и30 вкусовых качеств продукта, а также упрощение технологии консервирования,Поставленная цель достигается тем,что пищевой продукт подвергают предварительной тепловой обработке до темпера 35 туры пастеризации или стерилизации, далееосуществляют расфасовку пищевого продуктав диэлектрические пакеты и расфасованныйпродукт обрабатывают электромагнитным полем высокой частоты. Предварительный тепло 40 вой нагрев осуществляют косвеннымобразом. Кроме того, обработку электромагнитным полем высокой частоты осуществляют в диапазоне 13 - 40 МГц, Вариантомпредлагаемого способа предусматривается45 проведение предварительной тепловой обработки электромагнитным полем высокой частоты перед предварительным косвеннымтепловым нагревом,. Заявляемый способ отличается от изве 50 стного тем, что обработку электромагнитным полем высокой частоты осуществляютпосле операции расфасовки продукта в диэлектрические пакеты, частотный диапазонэлектромагнитного воздействия составляет55 13 - 40 МГц. Известны технические решения,в которых используется воздействие электромагнитного поля для осуществления сте-,рилизации пищевых продуктов, Однакотакое 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 питательных и вкусовых свойствпроисходит 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 исходному 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 (па." раметр я + 1 дд 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 колебатель.ные 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 е (больше ее величины в метровом диапазо не волн),Скачкообразное изменение параметрауказывает на химическое превращениеэлементов пищевого продукта, что и сказывается на его вкусовые и питательные свойства. Биохимический анализ показывает изменение процентного состава пищевого продукта: увеличение моносахаридов и алигосахаридов, хорошо растворяющихся в во де, как результат расщепления углеводов вполе ВЧ. Количество жира в молоке при этом увеличивается на 8 - 10 ф после ВЧ - воздействия,При воздействии электромагнитногополя 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 обработки. Поэтому верхняя граница диапазона электромагнитного воздействия, а именно 40 МГц. определяется вышеуказанными теоретическими расчетами и экспериментальными данными, подтверждающими то, что 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 про дукта, И кроме того, при обработке молочных продуктов более высокими частотами происходит потеря бактерицидного воздействия по отношению к полезным молочным бактериям, в то время как при обработке молока в диапазоне частот 13-40 МГц полезные молочные бактерии развивались и ферментировались не менее эффективна, чем на молоке, стерилизованным обычным методом, Использование частот электромагнитного воздействия менее 13 МГц нецелесообразно иэ-за нечувствительности микроорганизмов на высокочастотное воздействие в вышеуказанном диапазоне, и кроме того, при частоте воздействия ниже 13 МГц не наблюдается физико-химических изменений в большинстве пищевых продуктов (молоко, мясо, соки, овощи, фрукты), так как энергия квантов электромагнитного воздействия примерна в 1000000000 меньше минимальной энергии химических связей.1795882 35 40 45 50 и расфасовку в диэлектрические пакеты, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличе ния длительности хранения с сохранением 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 циркуляци. онному 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 далеепо циркуляционному контуру, В качестве теплоносителя используется стерильная вода, температуру которой изменяютот 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 электФ о р мул а изобретения 1, Способ консервирования жидких и вязких пищевых продуктов, включающий предварительную тепловую обработку, пастеризацию и. стерилизацию косвенным образом, обработку в электромагнитном поле 5 10 15 20 25 30 ромагнитного поля высокой частоты, По конвейерной линии расфасованное молоко продвигают через высокочастотную камеру, в которой молоко подвергают воздействию 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 от необходимой экспозиции и режима воздействия, а также от требуемой производительности установки.Другие пищевые продукты по составу проще, чем молоко, поэтому они более эффективно реагируют на высокочастотное воздействие и специально не оговорены, Однако в данном случае, как и в случае молочных продуктов, предлагаемый способ консервирования может использовать в качестве предварительного нагрева воздействие электромагнитным полем высокой частоты путем ступенчатого нагрева молока непосредственным нагревом(или через теплоноситель в виде стерильной воды) до температуры 70 - 90 С, что позволит сократить время стерилизации на 20 - 30при ультра- высокой температуре под давлением в трубопроводе с обрабатываемым продуктом за счет предварительной фиксации ориентации молекул углеводов и белков, или значительно снизить затраты энергии для стерилизации пищевого продукта.Использование предлагаемого способда консервирования пищевых продуктов обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: обеспечение длительного срока хранения (год и более), при сохранении питательности и вкусовых качеств на уровне и несколько выше известных способов.Преимуществом данного способа является возможность транспортировки пищевых продуктов обычными средствами транспорта, исключая необходимость наличия рефрижераторов, что дает экономию энергетических ресурсов транспортных перевозок до 30, а также упрощение конструкции складов и способов хранения консервированных продуктов. питательных и вкусовых качеств продукта, а также упрощения технологии консервирования, окончательную обработку расфасованного продукта осуществляют вЗаказ 437 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул,Гагарина, 101 электромагнитном поле высокой частоты в диапазоне 13 - 40 МГц при напряженности поля не менее 100 В/см с экспоэициейдо 600 с,2. Способ пои, 1, отл и ча ю щ ий с я тем, что, с целью стабилизации питательных и вкусовых качеств пищевого продукта, проводят его дополнительную обработку в электромагнитном поле высокой частоты перед предварительным тепловым нагре вом.