Conservarea produselor alimentare

Prin conservare se realizează stabilizarea relativă a proprietăţilor unui produs. În domeniul produselor alimentare, a conserva înseamnă a stabili anumite proprietăţi ale unui produs în faza prelucrării. Conservarea asigură creşterea stabilităţii produselor alimentare.

Principiile biologice ale conservării produselor alimentare

Valorificarea superioară a resurselor agro-alimentare de origine vegetală şi animală, diversificarea şi îmbunătăţirea calităţii mărfurilor alimentare precum şi ridicarea nivelului de asigurare a populaţiei cu alimente impun utilizarea pe scară largă a diferitelor metode şi tehnici de conservare.

Numeroase materii prime şi produse alimentare se alterează uşor, scurtând considerabil durata lor de păstrare. Prelungirea duratei de păstrare a alimentelor este necesară pentru eliminarea caracterului sezonier al consumului, creşterea disponibilităţii spre consumatori şi reducerea pierderilor la produsele alimentare perisabile.

În acest sens, se recurge la utilizarea unor procedee de stabilizare relativă a proprietăţilor alimentelor. Utilizarea unuia sau altuia dintre procedeele de conservare a alimentelor implică diverse operaţii tehnologice suplimentare, în urma căror produsele suferă modificări fizice, chimice şi chiar biochimice. De obicei valoarea gustativă şi nutritivă se ameliorează.

Scopul final al conservării printr-un anumit procedeu, sau prin aplicarea conjugată a câtorva procedee de conservare este de a inhiba sau chiar a distruge enzimele produselor şi a microorganismelor care habitează produsele, astfel încât stabilitatea la păstrare a produsleor alimentare să fie cât mai mare.

Procedeele de conservare au la bază următoarele principii biologice: bioza, anabioza, cenoanabioza şi abioza.

Bioza

Bioza (principiul vieţii) stă la baza păstrării în stare proaspată a produselor agroalimentare şi constă în capacitatea acestora de a contracara acţiunea dăunătoare a agenţilor biologici, datorită imunităţii lor naturale.

În funcţie de intensitatea metabolismului, bioza poate totală (eubioza) şi parţială (hemibioza).

Eubioza se bazează pe capacitatea de autoapărare a organismelor vii şi stă la baza păstrării produselor cu un metabolism normal şi complet (animale şi păsări vii, peşte viu, crustacee, moluşte etc.). Pentru eliminarea sau reducerea pierderilor în timpul desfăşurării activităţilor comerciale, mărfurilor vii trebuie să li se asigure condiţiile optime de viaţă: apa, hrana, aerul, temperatura şi menţinerea sănătăţii.

Hemibioza se referă la capacitatea de autoapărare a organismelor vii, dar detaşate de organismul matern, care au un metabolism cu o intensitate mai redusă, continuând însă desfăşurarea procesului de respiraţie (ouă, boabe de cereale sau leguminoase, legume şi fructe proaspete, tuberculi etc.).

Procesele de alterare a produselor care se păstrează pe principii hemibiotice pot fi oprite sau încetinite, dacă se asigură temperatura, umiditatea relativă a aerului, viteza de circulaţie a aerului şi conţinutul de apă la nivele optime.

Anabioza

Anabioza (principiul vieţii latente) stă la baza păstrării produselor conservate prin procedee care împiedică desfăşurarea proceselor vitale, atât ale alimentelor, cât şi ale factorilor de alterare a acestora (microdăunători, microorganisme, paraziţi etc).

Blocarea enzimelor, oprirea dezvoltării microorganismelor sau a macrodăunătorilor şi ca urmare, împiedicarea alterării produselor prin anabioză, pot fi asigurate prin utilizarea mai multor procedee:

• păstrarea la rece prin refrigerare la temperaturi mai mici de 6^oC, dar deasupra punctului de îngheţ;
• congelarea produselor;
• reducerea conţinutului de apă până la valori optime, prin deshidratare, concentrare sau alte procedee, la care activitatea factorilor biologici este minimă;
• creşterea presiunii osmotice, prin adăugare de sare, zahăr sau deshidratare şi concentrare;
• utilizarea gazelor inerte faţă de componenţii produselor alimentare (bioxid de carbon, azot) ca agenţi bioinhibanţi;
• carbonatarea (impregnarea cu CO₂) unor produse lichide (sucuri, băuturi răcoritoare).

Procedeele de conservare care au la bază principiul anabiozei şi aplicaţiile practice ale acestora sunt prezentate sistematizat în tabelul 1.

Tabelul1 Procedee de conservare bazate pe principiul anabiozei

Cenoanabioza

Cenoanabioza constă în crearea condiţiilor optime dezvoltării anumitor microorganisme favorabile, care, prin activitatea lor, secretă în mediul în care se află produsele alimentare substanţe cu acţiune bacteriorstatică faţă de microflora de alterare a acestora; în acelaşi timp stimulează şi procesele biochimice de maturaţie a produselor.

Cenoanabioza se aplică la murarea legumelor şi fructelor, la maturarea cărnii, peştelui şi brânzeturilor sau la oprirea proceselor de alterare în timpul fermentaţiilor alcoolice folosite la fabricarea vinului, a berii sau chiar a borhoturilor sau a plămezilor în industria băuturilor alcoolice tari.

De exemplu, în cazul murării, legumele se introduc în saramură de diluţii moderate, favorizându-se astfel dezvoltarea bacteriilor lactice, concomitent cu inhibarea bacteriilor de putrefacţie; bacteriile lactice produc acid lactic ce creşte aciditatea şi se creează un mediu nefavorabil (pH) proceselor de alterare; în timpul fermentaţiei alcoolice, la fabricarea băuturilor, sub acţiunea drojdiilor rezultă alcool etilic, care are efect bactericid

Procedeele de conservare care au la bază principiul cenoanabiozei şi aplicaţiile practice ale acestora sunt prezentate sistematizat în tabelul 2.

Tabelul 2 Procedee de conservare bazate pe principiul cenoanabiozei

Abioza

Abioza (principiul lipsei de viaţă) stă la baza păstrarii produselor conservate prin procedee care realizează o distrugere parţială sau totală a microorganismelor din produs, prin utilizarea temperaturilor ridicate (pasteurizare, sterilizare), a radiaţiilor, a substanţelor chimice (antiseptice, antibiotice) sau a altor metode (tab. 3).

Tabelul 3 Procedee de conservare bazate pe principiul abiozei

Metode şi tehnici de conservare a produselor alimentare 

Cele mai importante metode de conservare sunt: utilizarea temperaturilor scăzute (refrigerarea, congelarea), utilizarea temperaturilor ridicate (pasteurizarea, sterilizarea), uscarea, deshidratarea parţială, utilizarea sării şi a zaharurilor, murarea, marinarea, utilizarea substanţelor antibiotice, sulfitarea, afumarea, adaosul de substanţe antiseptice, antibiotice, fitoncidelor şi utilizarea radiaţiilor (ionizante ultraviolete).

Metode de conservare bazate pe principiul biozei 

Aceste metode se aplică în general fructelor şi legumelor, care sunt capabile de respiraţie fiziologică după recoltare şi depozitare. Conservarea lor va avea în vedere asigurarea la parametrii optimi a factorilor de mediu recomandaţi pentru păstrarea îndelungată, astfel încât procesele biochimice ale produselor, cât şi viteza de multiplicare a microorganismelor de alterare să fie mult reduse.

În tabelul 17-4 sunt prezentate valorile optime ale celor mai importanţi doi parametri care asigură o durată maximă de păstrare, pentru câteva tipuri de legume şi fructe.

Tabelul: Condiţii de păstrare pentru legume şi fructe

Metode de conservare bazate pe principiul anabiozei

Utilizarea temperaturilor scăzute. Temperatura scăzută frânează, până la oprirea completă, procesele vitale ale microorganismelor şi reduce aproape complet intensitatea activităţii enzimelor din produs. Conservarea la temperaturi scăzute se realizează prin două procedee: refrigerarea şi congelarea.

Refrigerarea este mai mult un mijloc de păstrare decât de conservare. Ea este larg utilizată pentru păstrarea laptelui, a cărnii şi a peştelui în stare de primă prospeţime pentru o perioadă scurtă de timp, precum şi pentru păstrarea de durată a legumelor şi fructelor, a ouălor etc.

Temperatura de refrigerare are drept scop să reducă la minimum procesele biochimice şi microbiologice. Ea depinde de particularităţile biologice, structurale şi biochimice ale produselor alimentare. Temperatura de refrigerare este, de regulă, de 0...4⁰C, variabilă însă în funcţie de produs (legume 0.1⁰C, fructe -1.1⁰C, citrice 2.7⁰C, produse lactate 2.8⁰C, carne -1.0⁰C, preparate din carne 0.. .4⁰C etc).

Congelarea este o metodă de conservare larg folosită în industria alimentară pentru legume, fructe, carne, peşte etc. Congelarea are loc la temperaturi între -18 C şi 40 C.

În funcţie de temperatura la care se realizează, congelarea poate fi :

• lentă, realizată la temperaturi de -18⁰.. .-20⁰C timp de circa 80 de ore;
• semirapidă, realizată la temperaturi cuprinse între -20...-40⁰C (în camere frigorifice sau în tunele de congelare) şi care durează circa 60 de ore;
• rapidă, realizată la temperaturi de -30.. .-35⁰C şi care durează până la 24 de ore;
• ultrarapidă, realizată la temperatura de -35.. .-40⁰C şi care durează circa 3 ore.

Modificările structurale care au loc în produsul congelat depind de mărimea cristalelor de gheaţă care se formează. Prin congelare lentă se formează cristale mari care duc la desprinderea şi deteriorarea celulelor şi a ţesuturilor. Prin decongelare, coloizii hidrofili din celule nu se mai pot rehidrata la starea iniţială, de dinainte de congelare producându-se pierderi mari de suc celular.

Prin congelarea rapidă şi ultrarapidă se obţin cele mai bune rezultate.

Una dintre tehnicile moderne de congelare este cea a congelării criogenice care foloseşte bioxidul de carbon lichid (CO2) sau azotul lichid (N2) ca substanţă de răcire.

Faţă de tehnicile convenţionale de congelare, metoda criogenică are următoarele avantaje: îngheţare rapidă, inhibarea dezvoltării bacteriilor, deshidratare limitată, reducerea considerabilă a pierderilor cantitative, conservarea optimă a valorii nutriţionale, menţinerea aspectului şi gustului alimentelor.

Răcirea şi congelarea cu bioxid de carbon sau azot se aplică în industria alimentară următoarelor grupe de produse: panificaţie, carne roşie, carne de pasăre, peşte, semipreparate, fructe şi legume.

Deshidratarea parţială sau uscarea este un procedeu de uscare bazat pe reducerea conţinutului de apă, respectiv creştrea concentraţiei substanţelor solubile, până la valori care să permită stabilitatea produselor alimentare la păstrare. Prin reducerea umidităţii produselor se încetineşte (până la stagnare) activitatea enzimatică şi se opreşte dezvoltarea microorganismelor (la o umiditate sub 15% încetează dezvoltarea drojdiilor şi mucegaiurilor).

Principalele metode de deshidratare sunt: uscarea naturală,deshidratarea dirijată în instalaţii speciale la presiune normală, deshidratarea în pat fluidizat, concentrare în vid, liofilizarea (criodesicarea sau criosublimarea).

Produsele alimentare în prealabil fluidizate sunt deshidratate prin două metode: peliculară şi prin pulverizare sau atomizare sub formă de pulberi (ouă praf, lapte praf etc). Viteza şi randamentul rehidratării sunt mai bune la produsele pulverulente obţinute prin deshidratarea în atomizoare.

O metodă de reducere a conţinutului de apă este concentrarea, aplicată la unele produse lichide, sucuri de legume, fructe şi lapte. Concentrarea se realizează la temperaturi de circa. 65^oC şi în vid. Sucurile de legume pot fi concentrate prin congelare lentă -10°...18°C, urmată de îndepărtarea prin centrifugare a cristalelor de gheaţă.

Produsele alimentare deshidratate, având substanţele utile concentrate pe unitatea de masă, au un volum micşorat, valoare energetică sporită, însă pierd o parte din substanţele aromatice şi se distrug parţial unele vitamine.

Conservarea prin sărare

Acţiunea conservantă a sării se concretizează prin următoarele fenomene:

• fixează sarea de legăturile peptidice ale proteinelor, unde se face scindarea lor sub acţiunea microorganismelor; astfel, microorganismele nu mai pot acţiona hidrolitic;
• creşte presiunea osmotică, celulele ţesuturilor din produs şi ale microorganismelor se deshidratează treptat, producându-se plasmoliza acestora;
• împiedică dizolvarea oxigenului în saramură şi dezvoltarea bacteriilor aerobe;
• împiedică putrefacţia; bacteriile de putrefacţie nu se pot dezvolta la concentraţii mai mari de 10-15% NaCl.

De reţinut faptul că sarea acţionează selectiv. Bacteriile strict anaerobe sunt inhibate la concentraţii de 5% NaCl, pe când speciile facultativ anaerobe şi aerobe încă se mai dezvoltă la această concentraţie.

Pentru sărare, se foloseşte sarea de bucătărie (NaCl) cât mai pură, lipsită de cloruri sau sulfaţi de calciu şi magneziu care împedică difuziunea sării în produs.

Conservarea cu soluţii concentrate de zahăr

Păstrarea fructelor în soluţii concentrate de zahăr se bazează pe creşterea presiunii osmotice. Concentraţia în zahăr de circa 70% împiedică dezvoltarea microorganismelor. Există însă şi unele microorganisme care se pot adapta, dezvoltându-se la concentraţii mari de zahăr. În această categorie intră drojdiile osmofile din genul Zygossaccharomyces şi diverse mucegaiuri.

De aceea, marmeladele, gemurile, dulceţurile se conservă mai sigur atunci când această metodă este asociată cu pasteurizarea sau fierberea.

Conservarea prin acidifiere artificială se realizează cu cu ajutorul acidului acetic (oţetului) adăugat în mediul de conservare al produsului. Această metodă împiedică dezvoltarea microorganismelor prin crearea unui pH puternic acid; la un pH mai mic de 4-4,5 bacteriile nu se mai dezvoltă.

Acţiunea antiseptică a oţetului, în concentraţie de peste 2% este intensificată şi prin ados de sare (2-3%) iar pentru îmbunătăţirea gustului se adugă şi zahăr (2-5%). Dacă concentraţia în mediu a acidului acetic este sub 2%, produsul se închide ermetic şi se pasteurizează circa 20 minute la 90-100⁰C. În concentraţii de 2-3 % acidul acetic are o acţiune bacteriostatică, iar la concentraţii de peste 4% poate avea şi acţiune bactericidă, însă gustul produselor este prea acru.

În mod curent se utilizează o acidifiere naturală până la concentraţii de acid lactic de 0,5-0,8%, urmată de o adăugare de acid acetic până la o concentraţie de 3%; produsele astfel conservate au caracteristici organoleptice (gust, aromă) superioare celor conservate numai cu acid acetic.

Această metode de conservare se aplică la conservarea legumelor (castraveţi, gogoşari), proces numit acidifiere, dar şi la conservarea produselor de origine animală (peşte), proces numit marinare.

Metode de conservare bazate pe principiul cenoanabiozei

Conservarea prin acidifiere naturală este o metodă de conservare biochimică, bazată pe formarea în mediul de conservare a acidului lactic prin fermentarea zaharurilor fermentescibile sub acţiunea bacteriilor lactice. Această metodă se aplică la obţinerea produselor lactate (iaurt, lapte bătut, smântână fermentată, brânză de vacă etc) şi la murarea legumelor şi fructelor.

În cazul murării legumelor şi fructelor, în mediul de fermentare se adaugă şi NaCl 2-6%, care are acţiune distructivă selectivă asupra microorganismelor, favorizând activitatea bacteriilor lactice. Acidul lactic format prin fermentarea glucozei, fructozei (în cazul murării) şi lactozei (în cazul produselor lactate acide) are acţiune antiseptică în concentraţii mai mari de 0,5%; prin acidifierea naturală concentraţia de acid lactic ajunge la 1,8-2%.

Metode de conservare bazate pe principiul abiozei

Utilizarea temperaturilor ridicate. Prin încălzirea produselor la temperaturi ridicate, enzimele şi microorganismele pot fi distruse parţial sau total.La temperatura de 60-70⁰C, formele vegetative ale unor microorganisme sunt distruse în timp de 5-10 minute; la temperatura de 70⁰C, sunt distruse în timp de 1 oră unele microorganisme nesporulate; la temperatura de 105...125°C se distrug atât formele vegetative, cât şi sporii microorganismelor. Se cunosc două procedee de conservare cu ajutorul căldurii: pasteurizarea şi sterilizarea.

Pasteurizarea constă în încălzirea produsului, de regulă la temperaturi cuprinse între pentru distrugerea microorganismelor psihrofile, mezofile şi criofile şi a formelor vegetative de bacterii. Această metodă este utilizată la conservarea laptelui, a sucurilor, a gemurilor, a berii etc.

În funcţie de nivelul termic, pasteurizarea poate fi joasă, medie, înaltă şi supra înaltă. Diferitele variante ale pasteurizării înalte şi supraînalte constituie cele mai bune procedee aplicate frecvent în practică. Acestea se realizează în flux continuu, iar durata scurtă a tratamentului termic asigură în cea mai mare măsură menţinerea proprietăţilor organoleptice şi a valorii nutritive iniţiale, inactivarea enzimelor din produs şi creează în recipient un mediu aseptic şi lipsit de aer.

Ultrapasteurizarea sau uperizarea este o variantă a pasteurizării ultraînalte, caracterizată prin şoc termic, adică prin încălzirea lichidelor cu vapori de apă supraîncălziţi la temperatura de cca 150⁰C, timp de cca 1 secundă, urmată de ambalarea aseptică. Uperizarea se aplică cu mult succes la pasteurizarea produselor lichide (lapte, sucuri de legume şi fructe etc).

Sterilizarea constă în tratamentul termic al produselor (închise ermetic în recipiente) la temperaturi de 115...125⁰C, un timp determinat (20-50 minute). Prin sterilizare se urmăreşte nu numai distrugerea formelor vegetative ale microorganismelor, dar şi a sporilor acestora, asigurându-se o înaltă stabilitate a produselor alimentare la păstrare. În timpul sterilizării au loc diverse modificări în produs, cum sunt: substanţele proteice coagulează; se distrug enzimele şi într-o proporţie mare şi vitaminele; se modifică structura produselor şi unele proprietăţi psihosenzoriale.

Conservarea cu substanţe antiseptice. Conservarea produselor alimentare cu conservanţi se bazează pe principiul chimioabiozei. Folosirea conservanţilor chimici în concentraţii optime şi ţinând seama de prevederile sanitare, asigură conservarea produselor alimentare cu modifcări reduse ale proprietăţilor organoleptice şi fizico-chimice, chiar în condiţiile păstrării la temperaturi normale.

Principalele substanţe antiseptice sunt următoarele:

• acidul benzoic sau benzoatul de sodiu; se utilizează pentru conservarea produselor din legume şi fructe nesterilizate sau nepasteurizate, în concentraţii maxime admise;
• acidul ascorbic şi sorbatul de potasiu se admit în concentraţie maximă la brânzeturile topite, legume şi fructe;
• acidul sulfuros şi SO₂. Sulfitarea constă în tratarea fructelor şi legumelor cu acid sulfuros (metoda umedă) sau cu SO2 (metoda uscată). Prin sulfitare, se inactivează enzimele şi microorganismele, se produce o depigmentare, dar se menţine vitamina C.

Afumarea este o metodă mixtă de conservare, bazată atât pe acţiunea căldurii care produce deshidratarea parţială cât şi pe acţiunea antiseptică a substanţelor din fum. Din punct de vedere fizic, fumul este un aerosol ce cuprinde cca 200 componenţi chimici, dintre care, mai importanţi pentru conservare sunt: fenolii, aldehidele, cetonele, alcoolii, hidrocarburile aromatice etc. În funcţie de temperatura fumului se deosebesc următoarele tipuri de afumare: afumare la rece, 20-30⁰C; afumare la fum cald, 60-70⁰C; afumare cu fum fierbinte, 90-170⁰C (sau hiţuire).

Cea mai eficace este afumarea caldă, deoarece fenolul se acumulează mai intens. Afumarea este mai eficientă când se asociază şi cu procedeul de uscare şi de sărare.

Această metodă se foloseşte în special pentru conservarea cărnii şi a peştelui. În prezent se aplică din ce în ce mai mult afumarea în câmp electrostatic şi afumarea cu lichid de afumare. Lichidul de fum se obţine prin captarea fracţiunii mijlocii ce rezultă prin arderea rumeguşului, din care se înlătură compuşii nedoriţi (mai ales cei cancerigeni).