Использование СВЧ-поля для обеспечения микробиологической безопасности продуктов растительного происхождения

В настоящее время проблема обеспечения пищевой безопасности страны имеет первоочередное государственное значение, так как болезни, вызываемые пищевым отравлением, оказывают значительное воздействие на здоровье человека. По данным Всемирной организации здравоохранения ежегодно в мире миллионы людей заболевают и многие умирают в результате употребления в пищу небезопасных продуктов.

Благодаря применению в сельском хозяйстве дезинфицирующих и бактерицидных веществ появились новые, высокопатогенные штаммы микроорганизмов, опасных для человека. В связи с этим особую актуальность приобретают технологические мероприятия, направленные на снижение численности микроорганизмов, сохраняя при этом пищевую ценность и качество готовой продукции, обеспечивая её экологическую безопасность [1].

При обработке растительного сырья в технологическом процессе используют различные методы, которые ведут к освобождению их от патогенной микрофлоры. Каждый из них имеет ряд преимуществ и недостатков. Применение химических веществ небезопасно для здоровья человека, поэтому необходим строгий санитарный контроль и нормы над продукцией переработки растительного сырья. Биологический метод – прогрессивный метод, однако механизм влияния биологических средств недостаточно изучен и требует больших экономических затрат.

Эффективное направление решения данной проблемы – использование методов обработки зернопродуктов в электромагнитном поле высокой и сверхвысокой частоты. Ре- зультаты многолетних опытов и производственных испытаний по обеззараживанию продуктов переработки зерна однозначно подтвердили преимущество данного метода. В серии таких опытов подбирался диапазон режимов СВЧ-воздействия, обеспечивающий наибольший эффект при сохранении качества готовой продукции. Для анализа использовались образцы кукурузной и рисовой крупы с окончательного технологического этапа производства. В процессе эксперимента были получены следующие данные, представленные в таблице и на рис. 1 [2].

Анализируя данные таблицы, наилучшими вариантами являются первый, второй, пятый, седьмой и девятый, где температура нагрева составляет от 65 до 85 °С, однако при температуре 85 °С происходит денатурация белков. Следовательно, максимальная температура нагревания является температура 70 °С и в зависимости от преобладания рода микроорганизмов выбираются эффективные режимы обработки. А в варианте 8 при температуре нагрева 51 °С активизируется рост микроорганизмов.

На рис. 1 изображено изменение эффекта обеззараживания от скорости нагрева. Максимальное обезвреживание наблюдается при интенсивности нагрева 0,56–0,65 °С/с.

В результате проведённых исследований по оценке влияния СВЧ-энергии на развитие альтернариозной инфекции рисовой крупы отмечено, что область эффективных режимов находится в пределах плоскости: t = = 144…160 с, скорость нагрева V t = 0,6…0,7 °С/с, температура нагрева t = 75…95 °С. Режим с температурой нагрева t = 35…50 °С не

Влияние СВЧ энергии на комплекс возбудителей крупы кукурузной

Вариант Темп. нагрева крупы, t °С Зараженность возбудителями КОЕ/г Mucor Fusarium Aspergillum Penicillum Alternaria 1 85 0 0 0 0 0 2 67 1 х 102 0 0 0 0 3 57 3 X102 1X 102 1X102 3 х 102 3 X 102 4 40 5 X105 2 X 105 3 х 105 2 X105 7 X 105 5 70 0 0 0 0 0 6 50 4 X102 3 x 105 4 X105 3 х 105 10 X 105 7 75 0 0 0 0 0 8 51 4 X102 7 X 102 5 X105 6 х 105 8 X 105 9 65 1X102 0 0 1X102 1X 102 10 контроль 5 X105 1 х 105 3 х 105 1 х 105 8 X 105 зараженно сть,%

и, скорость нагрева, °С/с

□ 90,00-100,00 ■ 80,00-90,00 □ 70,00-80,00 □ 60,00-70,00 □ 50,00-60,00

■40,00-50,00 □ 30,00-40,00 □ 20,00-30,00 □ 10,00-20,00 □ 0,00-10,00

Рис. 1. Влияние СВЧ-энергии на зараженность кукурузной крупы возбудителями рода Aspergillus избавляет продукцию от инфекций, а активирует рост ферментов спор грибов (рис. 2). При дальнейшем росте нагрузок СВЧ-поля даже устойчивые к температурному воздействию споры грибов теряют способность к прорастанию. Заражённость снижается до 0 при показателях скорости нагрева Vt = 0,7°С/с и экспозиции более 144 с. В целом наблюдается устойчивый обеззараживающий эффект по этому виду инфекции при воздействии на неё энергии СВЧ-поля.

В период хранения, а особенно при высокой влажности воздуха и температуры хранения, развиваются плесневые грибы, которые характеризуются следующими свойствами: способностью развиваться при невысоком температурном режиме (t = 20…40°С) и даже при более низких температурах t = 0…20 °С, аэробным характером дыхания. Группа плес- 68

невых грибов, выявленных на смесях, представлена грибами р.р. Aspergillus, Penicillium.

По полученным в результате исследования данным выявлены эффективные режимы, которые находятся в плоскости: скорость нагрева V t = 0,65…0,68 °С/с и время обработки τ = 150…160 с. Температура нагрева продукта изменилась t = 67…95 °С. По результатам исследований видно, что все изучаемые факторы воздействия оказывают влияние на грибы р. Aspergillus. Заражённость смесей при изменении экспозиции от 60 до 180 с снижается до 0. Таким образом, СВЧ-воздействие позволяет снизить до безопасных пределов заражённость продукции грибами р. Aspergillus (рис. 3).

Поскольку пенициллёз – внутренняя инфекция, то существующими методами обработки освободить продукт практически не- возможно. К тому же споры грибов этого рода отличаются термотолерантностью и выдерживают температуру выше 170 °С. Область эффективного режима находится в интервале значений: время обработки t = 120…170 с, скорость нагрева Vt = 0,56…0,68 °С/с. Разрушающими для грибов являются режимы: t =

= 180 с, скорость нагрева V t = 0,6…0,8 °С/с. При t = 120 с скорость нагрева V t = 0,6 °С/с количество грибов сокращается до уровня безопасных пределов, а при t = 60…120 с, скорости нагрева V t = 0,4...0,6 °С/с наблюдается активизация роста грибной инфекции (рис. 4).

В результате воздействия электромагнит-

□ 180,00-200,00 ■ 160,00-180,00

□ 140,00-160,00

■ 120,00-140,00

□ 100,00-120,00 □ 80,00-100,00

□ 60,00-80,00

□ 40,00-60,00

□ 20,00-40,00

□ 0,00-20,00

Рис. 2. Зависимость заражённости рисовой крупы возбудителями рода Alternaria от параметров СВЧ-поля

Рис. 3. Зависимость заражённости круп возбудителями рода Aspergillus от параметров СВЧ-поля

Рис. 4. Зависимость заражённости круп возбудителями рода Penicillium от параметров СВЧ-поля

ного поля СВЧ наблюдается и изменение физико-химических показателей. Снижается общая кислотность кукурузной крупы, изменяется влажность, уменьшается время варки рисовой крупы. Это свидетельствует о том, что режимы СВЧ-обеззораживания улучшают технологические достоинства круп. Температура нагрева губительно действует на микрофлору. Крупа, обработанная в СВЧ-установках, как правило, обладает более высокой пищевой ценностью [3].

В настоящее время результаты многолетних исследований и производственных испытаний однозначно подтвердили преимущество метода, зарекомендовав его как наиболее безопасный, экологичный, энергоэкономичный из всех существующих [4].

Пищевая и перерабатывающая промышленность является одной из тех отраслей, где СВЧ-энергия находит широкое применение в самых разнообразных технологических процессах, реализация которых позволяет значительно интенсифицировать производство и снизить удельный расход энергии, получать продукцию высокого качества, стабилизиро- вать выход готового продукта и увеличить его сроки хранения.