Использование ультрафиолетовых лучей в пищевой промышленности

1. Использование ультрафиолетовых лучей в пищевой промышленности

Ультрафиолетовые (УФ) лучи – это часть спектра электромагнитных волн с длинами от 0,01 до 0,40 мкм. Из всего спектра УФ лучей практическое использование в биологии, медицине, химии и технологии имеет участок  спектра с длинами волн 0,22 – 0,40 мкм, который в свою очередь условно  подразделяется на три области: дальнюю, или коротковолновую (0,22 – 0,28 мкм), средневолновую (0,28 – 0,32 мкм) и ближнюю, или длинноволновую (0,32 – 0,40 мкм). Каждая из этих областей ультрафиолетовых лучей имеет свои специфические особенности.

Единственным источником УФ лучей является Солнце. При этом интенсивность ультрафиолетовой составляющей солнечного излучения весьма мала. Для получения интенсивных потоков  УФ лучей и в более широком  спектре длин волн используют искусственные  источники (газоразрядные ртутные  лампы низкого, высокого и сверхвысокого  давления, водородные лампы, искровые источники и др.).

Из газоразрядных ламп наиболее широко применяют ртутные  лампы. При электрическом разряде  в парах ртути низкого давления излучается много волн в ультрафиолетовой и в видимой областях спектра. Наиболее мощное УФ излучение ртутных  ламп с баллоном из плавленого кварца имеет длину волны 0,2537 мкм. Излучение  указанной длины волны обладает бактерицидным действием, поэтому  эти лампы принято называть бактерицидными.

Например,  дрожжи интенсивно разрушаются при длине волны  УФ лучей 0,25 – 0,27 мкм; при более длинных  волнах порядка 0,3 мкм для разрушения дрожжей необходима энергия излучения  примерно в 50 раз больше [Шерстюк  В.Н., Беляев П.Д. Физические методы обработки  рыбы. – М.: Пищевая промышленность, 1981, с.144].

Бактерии под действием  УФ лучей разрушаются вследствие фотохимической ионизации. При этом бактерицидное действие их определяется дозой облучения, полученной клеткой, независимо от распределения её по времени.

Облучение вызывает как морфологические, так и физиологические изменения  бактерий. Результат облучения зависит  от дозы и условий её воздействия. Причём смертельное действие УФ лучей  на бактерии обусловлено не физико-химическими  изменениями окружающей среды, а  процессами, происходящими внутри бактериальной  клетки.

Применение УФ лучей может  идти по трём направлениям: люминесцентный анализ, стерилизация и технологическое воздействие на пищевые продукты.

Давно обнаружено, что некоторые  вещества под воздействием невидимых  УФ или других лучей сами начинают светиться. Если свечение происходит только во время облучения, то оно называется флуоресценцией, если свечение продолжается и после прекращения облучения, то носит название фосфоресценции. Все виды такого свечения объединяются под общим названием люминесценции, а светящиеся материалы получили название люминофоров.

Свечение люминофоров  вызывается тем, что при действии облучения атомы люминофора возбуждаются, т.е. получают дополнительную энергию, а возвращаясь в нормальное состояние, они отдают излишек своей энергии в виде светового излучения.

Люминесценция подчиняется  закону, который гласит, что энергия  испускаемых люминофором лучей равна или меньше энергии лучей, возбуждающих люминесценцию. Таким образом, при облучении люминофора УФ лучами он будет излучать УФ или видимые лучи, так как часть поглощённой энергии теряется в самих атомах люминофора.

Люминесцентный анализ находит  применение в сельском хозяйстве, пищевой  и рыбной промышленности и при  научных исследованиях. Применение метода основано на том, что жиры, воск, белки и некоторые другие вещества животного и растительного происхождения  обладают своеобразными цветами люминесценции. С самым незначительным изменением химического состава вещества оттенки свечения изменяются. Например, свежая рыба люминесцирует голубым цветом, но если в ней начались процессы порчи, цвет люминесценции изменяется на фиолетовый. Для обнаружения таких изменений в рыбе химическим путём необходимо проводить сложные и длительные исследования, а для обнаружения их люминесцентным методом достаточно в затемнённом помещении осветить рыбу УФ светом.

Бактерицидное действие УФ лучей используется для дезинфекции  воды, продуктов, оборудования и воздуха в помещениях.

Применение УФ лучей для  дополнительной дезинфекции воды имеет  ряд преимуществ перед другими  методами. При этом методе дезинфекции  физико-химические и вкусовые свойства остаются неизменными, поэтому его  можно применять при производстве пива, безалкогольных напитков, минеральных  вод и т.д.

В Ленинградском научно-исследовательском санитарно-гигиеническом институте проводились исследования по применению УФ лучей для стерилизации некоторых объектов в рыбоконсервной промышленности (растительного масла, копчённой салаки, поверхности оборудования и рук рабочих).

В результате исследований были получены следующие выводы:

1. Облучённое масло приобретает бактерицидные свойства и остающаяся после облучения микрофлора погибает в течение первых суток. Однако облученное масло приобретает слабовыраженный вкус и запах стареющего масла;
2. Облучение бактерицидными лампами металлических и деревянных поверхностей даёт большой бактерицидный эффект и может быть рекомендовано для быстрого обеззараживания тары, рабочих мест и других предметов оборудования;
3. Облучение инфицированных рук в течение одной минуты по эффективности обеззараживания не уступает обмыванию рук хлорной водой.

В литературе имеются сведения о применении УФ лучей в технологических  процессах сушки, выпечки, вяления и др. Эксперименты, выполненные в Дальрыбвтузе (Беляев, Базилевич), показали, что процессы вяления и сушки рыбы идут одинаково при облучении инфракрасными и УФ лучами. При использовании ламп на процессы сушки влияет фон видимого излучения, который оказывает тепловое действие, а УФ лучи только стерилизуют высушиваемый продукт. [Шерстюк В.Н., Беляев П.Д. Физические методы обработки рыбы. – М.: Пищевая промышленность, 1981, с.149].

Опыты показали, что корюшку, минтая и других тощих рыб с малым содержанием жира можно сушить с помощью только УФ лучей. При облучении жирных рыб (сельди, окуня, кабан-рыбы и др.) подбирают комбинированный режим воздействия ИК и УФ лучей, при котором не происходит быстрого окисления жира и появления прогорклого запаха.

В рыбной промышленности УФ можно использовать:

а) при люминесцентном анализе  для контроля качества продукции при хранении и непосредственно в процессе технологической обработки;

б) при сушке и копчении рыбы, при производстве консервов; а  так же для стерилизации помещений  цехов, оборудования, тары, спецодежды рабочих и т.д.

Список использованной литературы:

1. Рогов И.А., Горбатов А.В. Физические методы обработки пищевых продуктов. – М.: Пищевая промышленность, 1974.
2. Шерстюк В.Н., Беляев П.Д. Физические методы обработки рыбы. – М.: Пищевая промышленность, 1981.