Микроволновая пастеризация трав

         Производимые специи, сушеные травы и орехи естественным образом обсеменены микроорганизмами, которые могут представлять опасность для людей во всем мире.

Микроволновая пастеризация трав

         Наиболее распространенным и эффективным способом обеззараживания сырья является термическая обработка. Но таким образом невозможно уничтожить бактерии без ухудшения вкусовых характеристик продуктов. Это является главной проблемой при обработке продуктов физическими методами. Компания «Технологические Системы и Комплексы» обладает технологией, которая лишена этого недостатка и может быть применена в промышленных масштабах. Данная технология основана на быстром СВЧ нагреве продукта и последующим быстром охлаждении посредством испарения при низком давлении.

          Требования к пищевой продукции:

         Микробиологическая безопасность пищи на сегодняшний день является серьезной проблемой для пищевой промышленности. Последние годы количество заболеваний, связанных с микробиологическим загрязнением пищевой продукции традиционными возбудителями во всем мире возрастает. Для предотвращения пищевых заболеваний людей существуют санитарные законодательства, которые регулируют содержание опасных и токсичных элементов, патогенных микроорганизмов и их метаболитов в пищевых продуктах и продовольственном сырье. Санитарные правила и нормативы СанПиН 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов» и техрегламент устанавливают гигиенические нормативы безопасности и пищевой ценности для человека пищевых продуктов, а также требования по соблюдению указанных нормативов при их изготовлении, ввозе и обороте. Гигиенические нормативы по микробиологическим показателям безопасности и пищевой ценности специй и БАДов включают следующие группы микроорганизмов, обеспечение уровней которых в пределах установленных норм позволяет выпускать безопасную продукцию с высоким микробиологическим качеством:

  • Санитарные показатели, к которым относятся: количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ), бактерии группы кишечных палочек - БГКП (колиформы), бактерии семейства Enterobacteriaceae;
  • условно-патогенные микроорганизмы, к которым относятся: Е. coli, S. aureus, бактерии рода Proteus, В. cereus и сульфитредуцирующие клостридии;
  • патогенные микроорганизмы, в т.ч. сальмонеллы;
  • микроорганизмы порчи - дрожжи и плесневые грибы;

         Согласно требованиям СанПиНа в БАДах 1.10.7.1. не допускается наличие БГКП в 0,01 г продукта, Е. coli в 0,1 г продукта и патогенных микроорганизмов 10 г продукта; количество КМАФАнМ не более 5·10КОЕ/г, плесени не более 103 КОЕ/г и дрожжей не более 100 КОЕ/г. По данным анализа санитарно-гигиенической лаборатории Роспотребнадзора 8,2% исследованных образцов БАД не соответствуют нормативам СанПиНа и не могут быть использованы для потребления.

         Микробиологические исследования показали, что специи и пряности загрязнены микроорганизмами и их спорами, и при добавлении их в пищевые продукты бактериальная обсемененность значительно возрастает. В соответствии с СанПиНом количество КМАФАнМ в 1 г не должно превышать 2·106, плесени не более 10 КОЕ/г, при отсутствии БГКП в 0,001 г и патогенных микроорганизмов в 25 г.

         На основе данных об особенностях системы пищеварения и кишечного иммунитета у детей в разные периоды раннего возраста, при разном состоянии здоровья была определена способность штаммов УПМ не только выживать, но и интенсивно размножаться в желудке ребенка. В связи с этим для детей первого года жизни присутствие в пище микроорганизмов требует более строгих допустимых уровней. В детских травяных чаях допускается количество КМАФАнМ не более 5·103КОЕ/г, плесени не более 50 КОЕ/г, дрожжей не более 50 КОЕ/г и B. cereus не более 100 КОЕ/г; не допускается наличие БГКП в 1 г продукта и патогенных микроорганизмов в 10 г продукта.

         Требования к фармацевтике:

         Фармацевтические заводы могут сталкиваться с большим количеством микробных загрязнителей, бактериями, грибами. Микробная контаминация зависит от ряда экологических факторов и оказывает влияние на качество растительной продукции и препаратов. Лекарственное растительное сырье (ЛРС), составляющее основу фитопрепаратов, по своему происхождению является более контаминировано микрофлорой, чем синтетические препараты и является наиболее вероятным переносчиком спор микроорганизмов и конидий грибов. Микрофлора растений может включать патогенные и условно-патогенные микроорганизмы и этот факт особенно ограничивает использование этих растений, помимо снижения качества, вызванного порчей. Кроме того, по аналогии со специями и травами, используемыми в пище, не может быть исключен факт присутствия в некоторых препаратах загрязнений от грызунов, насекомых и неорганических источников (например, камни). В связи с вышеприведенным необходимо проводить оценку микробиологических рисков лекарственных средств растительного происхождения. Согласно Государственной Фармакопеи XIV изд. Т.2 для лекарственных растительных средств установлены пределы допустимых микробиологических норм для определенных групп микроорганизмов.  В 1 г лекарственного средства допускается не более 107 аэробных микроорганизмов, 105 грибов, 100 E.coli, при отсутствии бактерий рода Salmonella.

         Существующие методы стерилизации (пастеризации):

          В настоящее время применяются различные физические методы для послеуборочной обработки сельскохозяйственной продукции с целью обеззараживания и увеличения продолжительности ее хранения. Эти методы предусматривают использование ионизирующих излучений (таких, как γ-излучение, облучение электронным пучком), ультрафиолетового, инфракрасного или с помощью химических стерилизаторов. Такая обработка получила широкое распространение в странах Европы и США. Традиционные методы стерилизации не подходят для специй, пряностей, чая и лекарственных трав. Использование высоких температур невозможно из-за низкой термостойкости компонентов, отвечающих за аромат, вкус, лекарственные и антиоксидантные свойства специй и растительного сырья. УФ-излучение неэффективно при дезактивации больших и закрытых объемов продукции. Фумигация химическими веществами нежелательно из-за токсичных, мутагенных и канцерогенных эффектов.

          Одной из областей применения микроволновой энергии в пищевой промышленности является стерилизация (пастеризация) растительного сырья с целью обеспечения микробиологической безопасности и сохранения качества при хранении и переработке свежего сырья. На частоте 2450 МГц квант энергии много меньше энергии ионизации любой молекулы продукта, поэтому микроволновое излучение не оказывает ионизирующего действия на продукт и не обладает прямым стерилизующим эффектом. Под действием СВЧ-поля молекулы воды (диполи) совершают вращательные движения. Чем больше молекул участвует в этом движении, тем больше тепловой энергии выделяется, что приводит к нагреву продукта по всему объему. Таким образом, снижение микробиологической обсемененности в сырье может быть достигнуто путем перегрева до температуры 85-140⁰C при атмосферном давлении. Несмотря на то, что такой температуры достаточно для уничтожения бактерий, не все продукты могут находиться в данных условиях длительное время.

          Микроволновая технология стерилизации (пастеризации):

          Для обеспечения вышеизложенных требований стерилизации предлагается следующий технологический процесс.

          Первый этап.

          Продукт, упакованный в воздухо- и паро-проницаемую упаковку или крафт-мешок, помещают в радиопрозрачный контейнер, находящийся в герметичной камере, и нагревают до температуры 85-100⁰C при максимально возможном давлении, исключающем процесс интенсивной сушки материала. Одним из преимущества микроволнового нагрева является его объемность. Микроволновое излучение проникает в сухие смеси с влажностями 8-16% на глубину в десятки сантиметров. При этом оно не воздействует на полимерные и бумажные упаковочные материалы, что дает возможность обрабатывать уже упакованные продукты.

          Второй этап.

          Выдержка нагретого продукта при высокой температуре. Увеличение продолжительности микроволновой обработки сушеных пищевых продуктов при заданной температуре, обеспечивает максимальное уничтожение микроорганизмов.

          Третий этап.

          Охлаждение до температуры 25–40°C путем испарения части влаги при понижении давления в камере до 5–10 мм рт. ст.  Это обеспечивает подсушку продукта и дополнительное уничтожение бактерий за счет механического повреждения их оболочки. В этом случае снижение влажности продукта составляет от 2 до 5 %, в зависимости от исходного содержания влаги и степени испарения. Каждый процент потери влаги обеспечивает охлаждение на 12-15⁰С. Снижение влажности дополнительно способствует снижению скорости роста бактерий. Если уменьшение влажности не требуется, или если исходный продукт очень сухой (влажность 4-6%), рекомендуется увлажнить продукт перед обработкой. Это увеличит скорость нагрева на первом этапе обработки, и сохранит влажность продукта на исходном уровне до конца процесса.

          Если продукт расфасован в тару с полиэтиленовым вкладышем, необходимо следить за тем, чтобы целостность этого вкладыша не была нарушена, иначе это произойдет самопроизвольно при нагреве или откачке. Если это мешок, прошитый нитками, то такое нарушение целостности уже присутствует в месте сшивки. Для более сильного охлаждения, можно напускать в камеру холодный воздух, углекислоты, аргон или другие инертные газы. Такой метод будет способствовать увеличению срока хранения продукта.

          Результаты исследований:

          В ходе проделанных исследований были проделаны эксперименты над специями и пряностями. После обработки продукт отправлялся на исследование в лабораторию по микробиологическим показателям. Продукт обследовался по таким критериям как: кМАФАнм (общее микробное число), БГКП (Бактерии группы кишечных палочек), Дрожжи и Плесени, Сальмонеллы, Сульфатредуцирующие клостридии, B Cereus, Enterobacteriaceae, Lactic Acid bacteria.

          У продукта Укроп были получены одни из лучших показателей по такому важному пара метру как кМАФАнм. А также резкое улучшение по кисломолочным бактериям. Обработка позволила уменьшить количество бактерий с десятков тысяч до 10. Это доказывает колоссальное воздействие СВЧ на бактерии, которое позволяет сокращать их численность на порядки. С увеличением времени нагрева на 20 секунд показатели улучшились (правый столбец). Это связано с тем, что микробы чувствительны к повышению температуры, а при увеличении времени нагрева она увеличивается.

          Лабораторные исследования, представленные на рисунке, показывают, что благодаря специфике воздействия СВЧ наблюдается сокращения количества дрожжей и плесени. Таким образом микроволновое излучение по-разному действует на различные виды бактерий. Применение СВЧ против определенных бактерий намного эффективней простого нагрева.

          Микробиологический анализ БАД показал, что в процессе обработки полностью устранились бактерии группы кишечных палочек, E.coli, Salmonella, количество КМАФАнМ снизилось до   2,2·105 КОЕ/г, плесени до 30 КОЕ/г и дрожжей до 10 КОЕ/г, что соответствует требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01.

          Полученные результаты позволяют сделать вывод об эффективности микроволнового излучения против определенных типов микроорганизмов, в частности, плесеней, дрожжей и кисломолочных бактерий. Вышеизложенная технология легко реализуется в установке микроволновой вакуумной обработки материалов «Mango».

          В данной установке можно создать множество режимов обработки различных трав и специй, с различными комбинациями температур нагрева, времени выдержки и скоростью охлаждения, которые оптимальны для вашего продукта. Установка позволяет обрабатывать уже запакованный продукт.