СПОСОБ ОБЖАРКИ И ПОВЕРХНОСТНОЙ ПАСТЕРИЗАЦИИ ШТУЧНЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
METHOD FOR ROASTING AND SURFACE PASTEURISATION OF SINGLE-PIECE FOOD PRODUCTS

Изобретение относится к способу обжарки и поверхностной пастеризации штучных пищевых продуктов, в частности масличных семян, таких как миндаль, лесной орех, орех пекан, грецкий орех, а также земляной орех, отруби, крупы (злаки), кофе, какао, и тому подобных продуктов.
Сельскохозяйственные продукты и пищевые продукты содержат множество безопасных и потенциально патогенных микроорганизмов. В большинстве случаев сельскохозяйственные продукты перерабатываются в свежем виде или их консервируют с помощью соответствующих технологических методов. К промышленным способам консервирования относятся, среди прочего, стерилизация или пастеризация путем нагревания, облучения ионизирующими лучами, а также аэрации вредными газами. Прежде всего, последние два способа могут применяться лишь в ограниченных масштабах, так как это строго регламентируется законодательством.
В последние годы много раз сообщалось о случаях контаминации сырого миндаля сальмонеллой. Чтобы повысить безопасность продуктов, в состав которых входит миндаль, американскими органами власти было издано постановление о том, что, начиная с осени 2007 года, весь урожай миндаля подлежит пастеризации или в достаточной степени эффективной термической обработке. Процесс пастеризации миндаля и прочих масличных семян требует особого подхода к используемым способам обработки. В результате и процессе обработки содержание воды в миндале не должно существенно повышаться, поскольку это негативно отразится на сохранности, а также целостности миндаля. Кроме того, вследствие интенсивной термической или механической обработки семенные оболочки сырого миндаля имеют свойство отслаиваться, что считается значительной потерей качества.
Кроме того, американскими органами власти было предъявлено требование о том, чтобы пастеризацию можно было бы осуществлять в рамках обычных последующих этапов обработки, например в процессе бланширования или обжарки. При этом все этапы способа в сумме должны обеспечивать достаточную дезактивацию.
В связи с этим здесь представлен способ тепловой инактивации, предназначенный для применения в рамках процесса обжарки горячим воздухом с целью значительного уменьшения микробного заражения поверхности миндаля, масличных семян и других штучных пищевых продуктов со средним или низким содержанием воды без изменения качественных характеристик обжаренных продуктов.
Согласно предписанию органов власти США сырой миндаль можно считать пастеризованным, если применяемый для этого способ обеспечивает уменьшение микрофлоры, в частности содержания Salmonella SE РТ30, на 5 лог. единиц.
Для обжарки горячим воздухом орехов и миндаля уже были описаны различные устройства и способы. Компиляцию этих способов можно найти у Финке (Finke, 1965), Кляйнерта (Kleinert, 1966), Гаупа (Gaupp, 1978), Бокельмана (Bockelmann, 1987) или Перрена (Perren, 1995). Общим для способов обжарки горячим воздухом является то, что орехи насыщают сухим горячим воздухом с температурой от 125°С до приблизительно 600°С, благодаря чему орехи нагреваются и обжариваются в течение 8-60 минут. Обжарка характеризуется получением определенной степени обжарки. В результате обжарки содержание воды снижается менее чем на 2,5%, а текстура преобразуется в поджаристо-хрустящую и хрупкую. К тому же образуется характерный для обжарки цвет от светло-коричневого до темно-коричневого оттенка, вырабатываются типичный аромат и приятный вкус, свойственные обжаренному продукту.
Эффективная тепловая инактивация микроорганизмов обычно достигается в атмосфере повышенной активности воды. В результате сухого нагревания, наоборот, происходит лишь умеренная инактивация микроорганизмов. Поскольку когда речь идет об обжарке горячим воздухом, то подразумевается обработка в сухой атмосфере, при этом гарантированная инактивация микроорганизмов достигается в результате обжарки горячим воздухом только в процессе достаточно продолжительной обработки либо, соответственно, при высокой температуре.
В «Нормативах оценки качества процессов сухой обжарки» комитета производителей миндаля штата Калифорния (Guidelines for Validation of Dry Roast Processes, Almond Board of California) изложены параметры, необходимые для достижения дезактивации описанных суррогатов Salmonella SE РТ30 порядка 4 лог. ед.
Приведенные в нормативах комбинации температуры продукта или, соответственно, времени обработки, которые необходимо получить в рамках процесса обжарки горячим воздухом для обеспечения минимальной тепловой инактивации, настолько высоки, что в результате создания подобных условий получается исключительно высокая степень обжарки и, соответственно, образуются темные оттенки обжаренного продукта. Таким образом, инактивация микроорганизмов порядка 4 лог. ед. может быть достигнута только при весьма высокой степени обжарки, что согласно предписанию американских органов власти еще не является показателем того, что продукт пастеризован.
В двухэтапном способе обжарки, предложенном Перреном и др., горячий воздух подвергается увлажнению, в результате которого влажность воздуха повышается (ЕР, 0729705, A3).
Описанное в способе повышение влажности приблизительно на 10% на первом этапе процесса недостаточно для создания атмосферы, в которой произойдет гарантированная инактивация растительных микроорганизмов.
С другой стороны, существуют описания способов стерилизации штучных пищевых продуктов, в частности миндаля. Подборка принятых способов пастеризации миндаля представлена в Интернете на сайте Комитета производителей миндаля штата Калифорния (www.almondsarein.com).
Во многих известных способах пастеризации речь идет об изолированной обработке продуктов во влажной атмосфере при температурах в диапазоне от 60°С до 120°С и в условиях нормального давления. Единственной целью этих способов является снижение контаминации поверхности миндаля микроорганизмами. В силу незначительной продолжительности процесса и из-за влажной атмосферы в результате применения этих способов стадия обжарки не может быть эффективной. Такие способы пастеризации не могут обеспечить ни высушивания продуктов до уровня менее 2,5%, ни выработки типичной текстуры, аромата или цвета обжаренного продукта.
Таким образом, в уровне техники еще не описано способа, который обеспечивал бы одновременную или осуществляемую в ходе одного и того же процесса гарантированную пастеризацию и обжарку горячим воздухом орехов, миндаля, масличных семян и других штучных продуктов.
Целью создания изобретения является создание описанного выше способа, в котором обжарка и пастеризация штучных пищевых продуктов были бы скомбинированы и оба этих процесса были бы объединены.
Согласно изобретению цель изобретения достигается за счет того, что в процессе обжарки осуществляют пастеризацию, при этом продукт, подлежащий обжарке и пастеризации, нагревают сухим горячим воздухом, пока температура его поверхности не достигнет заданной температуры в диапазоне от 55 до 99°С, и затем проводят пастеризацию продукта во влажной атмосфере смеси сухого горячего воздуха с паром, при этом соотношение объемов воздуха и пара в указанной смеси выбирают таким образом, чтобы температура «точки росы» влажной атмосферы была на 0-8°С выше заданной температуры нагрева поверхности продукта, а образовавшийся при пастеризации на поверхности продукта конденсат затем испаряется при подаче горячего воздуха в процессе обжарки.
Таким образом создаются условия для дезактивации вегетативных форм микроорганизмов в оптимальных условиях и за короткое время. Вслед за этим этапом пастеризации следует продолжение процедуры обжарки, и продукты обжариваются до желаемого уровня.
Далее изобретение подробнее поясняется примером его осуществления.
На чертежах представлены:
Фиг.1 - обжарочный аппарат NR (фирма «Buhler Barth AG», Фрайберг-на-Неккаре, Германия) для обжарки горячим воздухом, снабженный устройством инжекции пара для поверхностной пастеризации обжариваемого продукта в процессе его обжарки и
Фиг.2 - пример протекания двухэтапного процесса обжарки, прерванного фазой пастеризации при температуре массы, равной 105°С.
Описанный способ осуществляется, например, в обжарочном аппарате NR для обжарки горячим воздухом, как показано на фиг.1. Партия продукта подготавливается в приемном бункере, а затем загружается в зону обжарки 1. Затем с помощью вентилятора 4 подается воздух, который нагревается газом в горелке 5 и централизованно подается в зону обжарки 1. Горячий воздух для обжарки вводится в обжариваемый продукт по вращающемуся патрубку 3. Как только температура поверхности обжариваемого продукта достигнет заданной температуры пастеризации в диапазоне от 50 до 99°С, начинается стадия пастеризации.
3
Во время стадии пастеризации объемный расход воздуха, проходящего через зону обжарки 1, снижается на 0-20 нм/ч/кг продукта посредством системы клапанов 13, после этого начинается нагнетание пара в горячий воздух через клапан 11 и диафрагму 12 на уровне 0,01-15,0 кг пар/ч/кг продукта. Количество воздуха и пара рассчитано таким образом, чтобы температура «точки росы» смешанного с паром горячего воздуха была приблизительно на 0-8°С выше температуры поверхности обжариваемого продукта. В силу этой разности температур вода конденсируется на поверхности продукта до тех пор, пока температура поверхности не сравняется с температурой «точки росы» увлажненного горячего воздуха. Благодаря конденсации воды на поверхности образуется слой воды, в котором существуют оптимальные для дезактивации растительных микроорганизмов условия. Затем в течение 1-30 минут эти оптимальные условия пастеризации поддерживаются при помощи постоянного потока влажного воздуха и при постоянной температуре горячего воздуха до тех пор, пока не установится желаемое или запланированное действие процесса пастеризации.
Необходимо учитывать, что в результате повышения температуры продукта, например, на 8°С благодаря конденсации водяного пара на поверхности, из расчета приблизительного поглощения воды в количестве 0,1% на 1°С, последует повышение содержания воды в продукте максимум на 0,8%.
Вслед за стадией пастеризации производится в соответствии с описанием Перрена и др. (Perren et al., 1996) и Перрена и Эшера (Perren, Escher, 1997) обжарка по двухэтапному способу. Для этого нагнетание пара прекращается, а объемный расход воздуха снова увеличивается до заданного. В ходе продолжения процесса обжарки продукты высушиваются еще на первом этапе способа обжарки (состоящего из 2 стадий обжарки). Затем на втором этапе обжарки они обжариваются до желаемого уровня при заданной температуре горячего воздуха. Пример протекания двухэтапного процесса обжарки, комбинированного с фазой пастеризации, представлен на фиг.2.
Для того чтобы свести к минимуму нежелательные качественные изменения продукта, необходимо максимально снизить поглощение воды в ходе пастеризации. Этого можно достичь при условии, что температура поверхности продукта согласуется с температурой «точки росы», запланированной на основе выбранного объемного расхода воздуха и пара. Затем в результате этого происходит активная фаза процесса пастеризации, необходимая для инзактивации микроорганизмов. Примеры эффекта пастеризации только во время стадии пастеризации приведены в таблице 1 для миндаля в зависимости от продолжительности обработки и температуры начала пастеризации.
Благодаря представленному выше объединению стадии пастеризации со способом обжарки горячим воздухом появляется возможность пастеризации и обжарки продуктов горячим воздухом в один прием. Кроме того, достигнутый эффект пастеризации не зависит от степени обжарки, которой необходимо добиться. Тем самым без каких-либо затруднений можно гарантированно с возможностью воспроизведения пастеризовать миндаль и другие продукты в ходе их обжарки горячим воздухом, при этом необязательно доводить до образования темного цвета обжаренного продукта или выработки высокой степени обжарки.
Описанный здесь способ пастеризации подходит и для комбинированной обработки пастеризацией и обжаркой других масличных семян, таких как лесной орех, орех пекан, а также земляной орех, отруби, крупы, кофе, какао и другие.
Предложенный здесь способ горячей инактивации в ходе процесса обжарки в горячем воздухе применим для несомненного уменьшения микробной контаминации поверхности миндаля, масличных семян без изменения качественных характеристик обжариваемых пищевых продуктов, а также других штучных продуктов из-за окружающей среды или низкого содержания воды. Таким образом, в соответствии с требованиями органов власти США исходя из вышеизложенного можно говорить о пастеризации, так как с помощью этого способа гарантированно достигается уменьшение микрофлоры, в частности содержания Salmonella SE ТР 30 на 5 лог. единиц.
Библиография
Almond Board of California, 2007, "Guidelines for Validation of Dry Roast Processes", Modesto CA (Комитет производителей миндаля штата Калифорния, 2007, «Нормативы оценки качества процессов сухой обжарки», Модесто, Калифорния).
Н.Bockelmann, 1987, „Derzeitiger Entwicklungsstand der Herstelungstechnologie von gerösteten und gesalzenen Nüssen", Süβwaren 31 (1/2), 39-44 (Бокельман, 1987, «Современный уровень развития технологии производства обжаренных и соленых орехов», «Зюсварен», №31 (1/2), 39-44).
A.Fincke, 1965, „Handbuch der Kakaoerzeugnisse", Springer Verlag, Berlin (Финке, 1965, «Справочник какао-продуктов», издательство «Шпрингер», Берлин).
Е.Gaupp, 1978, „Vom hellsten bis zum dunkelsten Braun", Süβwaren (Гауп, 1978, «От самого светлого до самого темного оттенка коричневого», «Зюсварен», №22 (8), 22-29).
J.Kleinert, 1966, „Einige Aspekte der Kakaobohnenröstung", Gordian 66, 3 17 (Кляйнерт, 1966, «Некоторые аспекты обжарки какао-бобов», Gordian 66, 3 17).
R.Perren, 1995, „Untersuchungen über das Rösten von Haselnüssen", Dissertation ETH Nr. 11390, Eidgenössische Technische Hochschule ETH, Zurich (P.Перрен, 1995, «Исследования процесса обжарки лесного ореха», диссертация №11390, Швейцарская высшая техническая школа Цюриха).
R.Perren-Egli, Т.Keme, D.Sandmeier, К.Мауеr-Potschak, 1996, „Verfahren zum Rösten von Ölsamen und Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens", Europaische Patentanmeldung EP 0 729 705 A2 (P. Перрен-Эльи, Т.Кеме, Д.Сандмайер, К.Майер-Почак, 1996, «Способ обжарки масличных семян и устройство для осуществления способа», EP 0 729 795 A2).
R.Perren, F.Escher, 1997, "Investigations on the hot air roasting of nuts". The Manufacturing Confectioner 77 (6), 123-127 (P.Перрен, Ф.Эшер, 1997, «Исследования процесса обжарки орехов горячим воздухом», «Маньюфэкчуринг Конфэкшнер», №77 (6). 123-127).