Введение
Метод сохранения пищи – это способ консервирования продуктов, при котором они обрабатываются и герметично упаковываются в воздухонепроницаемые контейнеры (банки, например, банки Мейсона, а также стальные и жестяные банки). Консервирование обеспечивает срок хранения, обычно от одного до пяти лет, хотя в определенных условиях он может быть значительно больше. Сублимированные консервированные продукты, такие как сушеные чечевицы в банках, могут оставаться съедобными до 30 лет. В 1974 году Национальная ассоциация производителей продуктов питания протестировала образцы консервов, извлеченные из обломков парохода "Бертран", затонувшего в реке Миссури в 1865 году. Несмотря на ухудшение внешнего вида, запаха и содержания витаминов, следов микробного роста обнаружено не было, и было установлено, что 109-летняя пища все еще пригодна для употребления.
a method of food preservation
Canning is a method of food preservation in which food is processed and sealed in an airtight container (jars like Mason jars, and steel and tin cans). Canning provides a shelf life that typically ranges from one to five years, although under specific circumstances, it can be much longer. A freeze dried canned product, such as canned dried lentils, could last as long as 30 years in an edible state. In 1974, samples of canned food from the wreck of the Bertrand, a steamboat that sank in the Missouri River in 1865, were tested by the National Food Processors Association. Although appearance, smell, and vitamin content had deteriorated, there was no trace of microbial growth and the 109 year old food was determined to be still safe to eat.
Французское происхождение
Незадолго до Наполеоновских войн французское правительство предложило значительную денежную премию в размере 12 000 франков любому изобретателю, способному разработать дешевый и эффективный способ сохранения больших объемов пищи для создания качественных и долгохранящихся военных пайков для Гранд Армии. Растущие армии того времени нуждались в увеличении и регулярных поставках качественных продуктов питания. Ограниченная доступность продовольствия была одним из факторов, ограничивавших военные кампании летними и осенними месяцами. В 1809 году французский кондитер и пивовар Николя Апперт заметил, что пища, приготовленная в герметичной банке, не портится, если только банка не была повреждена, и разработал метод герметичной упаковки продуктов в стеклянные банки. В 1810 году Апперт был удостоен премии графом Монтеливертом, французским министром внутренних дел. Причина отсутствия порчи в то время оставалась неизвестной, поскольку прошло еще 50 лет, прежде чем Луи Пастер доказал роль микроорганизмов в порче продуктов и разработал пастеризацию. Гранд Армия начала экспериментировать с выдачей консервированных продуктов своим солдатам, но медленный процесс консервирования, а также длительные этапы разработки и транспортировки не позволили армии обеспечить масштабные поставки по всей Французской империи, и войны завершились до того, как процесс был доведен до совершенства. После окончания Наполеоновских войн технология консервирования постепенно стала применяться в других европейских странах и Соединенных Штатах.
В Соединенном Королевстве
Основываясь на методах Аперта по консервированию продуктов, процесс консервирования в жестяных банках, как утверждается, был разработан французом Филиппом де Жираром, который приехал в Лондон и использовал британского торговца Питера Дюрана в качестве агента для патентования своей идеи в 1810 году. Дюран сам не занимался производством консервов, продав свой патент в 1811 году Брайану Донкину и Джону Холлу, которые вели бизнес под названием Donkin Hall and Gamble в Бермондси. Брайан Донкин разработал процесс упаковки продуктов в герметично закрытые банки, изготовленные из луженого кованого железа. Первоначально процесс консервирования был медленным и трудоемким, поскольку каждая большая банка изготавливалась вручную и требовала до шести часов для приготовления, что делало консервы слишком дорогими для обычных людей. Основным рынком сбыта продукции на этом этапе были британская армия и Королевский флот. К 1817 году Донкин зафиксировал продажу консервированного мяса на сумму 3000 фунтов стерлингов за шесть месяцев. В 1824 году сэр Уильям Эдвард Парри взял с собой консервированную говядину и гороховый суп во время своего путешествия в Арктику на HMS Fury, в поисках северо-западного прохода в Индию. В 1829 году адмирал сэр Джеймс Росс также взял с собой консервы в Арктику, как и сэр Джон Франклин в 1845 году. Часть его запасов была обнаружена поисковой экспедицией под руководством капитана (впоследствии адмирала) Леопольда Макклинтока в 1857 году. Одна из этих банок была открыта в 1939 году и оказалась съедобной и питательной, хотя на предмет загрязнения свинцовым припоем, использованным при ее изготовлении, анализ не проводился.
В Европе
В середине XIX века консервы стали символом статуса среди семей среднего класса в Европе, представляя собой некую легкомысленную новину. На ранних этапах производства для герметизации банок использовался ядовитый свинцовый припой. Исследования, проведённые в 1980-х годах, связывали содержание свинца в банках с трагическим исходом экспедиции Франклина 1845 года, целью которой было картографирование и прохождение Северо-Западного прохода. Однако исследования 2013 и 2016 годов показали, что отравление свинцом, скорее всего, не играло роли, и что плохое здоровье членов экипажа могло быть вызвано недоеданием, в частности, дефицитом цинка, возможно, из-за недостатка мяса в их рационе. Увеличение механизации процесса консервирования, в сочетании с резким ростом городского населения в Европе, привело к увеличению спроса на консервированные продукты. За этим последовала серия изобретений и усовершенствований, и к 1860-м годам стало возможным производство более мелких стальных банок машинным способом, а время термической обработки продуктов в герметичных банках сократилось с шести часов примерно до тридцати минут.
В Соединенных Штатах
Консервированные продукты также начали распространяться за пределы Европы. Роберт Айерс основал первую американскую консервную фабрику в Нью-Йорке в 1812 году, используя улучшенные банки из железа, покрытого оловом, для консервирования устриц, мяса, фруктов и овощей. Спрос на консервы значительно возрос во время войн. Крупномасштабные войны XIX века, такие как Крымская война, Гражданская война в США и Франко-прусская война, познакомили с консервами все большее число представителей рабочего класса и позволили консервным компаниям расширить свой бизнес для удовлетворения военных нужд в продуктах длительного хранения, что дало возможность компаниям производить продукцию оптом и продавать ее на более широком гражданском рынке после окончания войн. Городское население викторианской Британии предъявляло все растущие требования к дешевой, разнообразной и качественной пище, которую можно было хранить дома, не совершая ежедневных походов по магазинам. В ответ компании, такие как Андервуд, Нестле, Хайнц и другие, предлагали качественные консервированные продукты для продажи городским жителям рабочего класса. В конце XIX века ассортимент консервированных продуктов, доступных городскому населению, значительно расширился, поскольку производители консервов конкурировали друг с другом, предлагая новые продукты, богато украшенные печатные этикетки и более низкие цены.
Первая мировая война
Во время Первой мировой войны спрос на консервы резко возрос, поскольку военные командиры нуждались в огромных количествах дешевой, калорийной пищи для снабжения миллионов солдат, которую можно было бы безопасно транспортировать, она должна была выдерживать условия траншей и не портиться в пути. На протяжении всей войны британские солдаты в основном питались консервами низкого качества, такими как британская солонина, свинина с фасолью, консервированные колбасы и рагу Maconochie's, но к 1916 году широкое недовольство и растущее число жалоб на некачественные консервы среди солдат заставили военные ведомства искать продукты лучшего качества для поддержания боевого духа, и стали появляться полноценные блюда в банках. В 1917 году французская армия начала снабжать солдат консервированной французской кухней, такой как петух в вине (coq au vin), говядина по-бургундски (boeuf bourguignon), французский луковый суп и вичисуаз, а итальянская армия экспериментировала с консервированными равиоли, спагетти болоньезе, минестроне и пастой э фаджоли. После войны компании, поставлявшие консервы для армии, начали улучшать качество своей продукции для продажи гражданскому населению.
Методы
Первоначальные хрупкие и тяжелые стеклянные контейнеры создавали трудности при транспортировке, и стеклянные банки в значительной степени были заменены на коммерческих консервных заводах цилиндрическими оловянными банками или банками из кованого железа (позже просто "банками") после работы Питера Дюрана (1810). Банки дешевле и быстрее в производстве, и гораздо менее хрупкие, чем стеклянные банки. Открывалки для консервов были изобретены еще через тридцать лет. Поначалу солдаты вскрывали банки штыками или разбивали их камнями. В настоящее время наиболее часто используется сталь, покрытая оловом. Также для консервирования применяются асептически обработанные реторт-пакеты. Стеклянные банки по-прежнему популярны для некоторых продуктов с высокой добавленной стоимостью и для домашнего консервирования.
Микробный контроль
Чтобы предотвратить порчу продуктов до и во время консервирования, используется ряд методов: пастеризация, кипячение (и другие способы воздействия высокой температуры в течение определенного времени), охлаждение, замораживание, сушка, вакуумная обработка, антимикробные вещества, естественно входящие в состав сохраняемых продуктов, достаточная доза ионизирующего излучения, погружение в концентрированный солевой раствор, кислоту, щелочь, осмотически экстремальные (например, очень сладкие) или другие неблагоприятные для микроорганизмов среды. За исключением стерилизации, ни один метод не является абсолютно надежным консервантом. Стерилизацию проводят после герметичного закрытия банки, чтобы обеспечить сохранность как контейнера, так и продукта. Споры микроорганизма Clostridium botulinum (вызывающего ботулизм) могут быть уничтожены только при температурах выше точки кипения воды. Следовательно, с точки зрения общественной безопасности, продукты с низкой кислотностью (pH выше 4,6) требуют стерилизации при высокой температуре (116–130 °C). Для достижения температур выше точки кипения необходимо использовать автоклав. Продукты, которые необходимо стерилизовать в автоклаве, включают большинство овощей, мясо, морепродукты, птицу и молочные продукты. Безопасно консервировать в обычной кипящей воде можно только высококислые продукты с pH ниже 4,6, такие как фрукты, маринованные овощи или другие продукты, в которые добавлены кислотные добавки. Хотя обычная температура кипения не уничтожает споры ботулизма, кислотность достаточна для подавления их роста.
Закрытие: двойные швы
Современный двойной шов, изобретенный Максом Амсом в 1888 году, обеспечивает герметичное закрытие банки. Эта герметичность критически важна для предотвращения попадания микроорганизмов внутрь банки и сохранения содержимого внутри. Поэтому банки с двойным швом также известны как санитарные банки. Этот тип банки, разработанный в 1900 году в Европе, изготавливался из традиционного цилиндрического корпуса из белой жести. Два конца (крышки) прикреплялись с помощью технологии, которая сейчас называется двойным швом. Такая герметизация предотвращает загрязнение за счет создания двух плотных непрерывных сгибов между цилиндрическим корпусом банки и крышками. Это позволило отказаться от пайки и повысить скорость производства, снизив затраты. Двойной шов формируется с помощью роликов, придающих форму банке, крышке и окончательному двойному шву. Для изготовления санитарной банки и крышки, подходящих для двойного шва, производство начинается с листа покрытой белой жести. Для создания корпуса банки прямоугольники вырезаются и оборачиваются вокруг оправки, а затем свариваются, образуя цилиндр с боковым швом. Затем ролики используются для расширения одного или обоих концов цилиндра, создавая четверть окружности по окружности. Требуется высокая точность, чтобы обеспечить идеальное выравнивание сварных швов, так как любое отклонение приведет к неравномерной форме фланца и снижению его прочности. Затем из листа вырезается круг с помощью штампа. В прессе этот круг формуется, создавая углубление для плотного прилегания к корпусу банки. Результат можно сравнить с перевернутой и очень плоской шляпой. Внешний край затем загибается вниз и вокруг примерно на 140 градусов с помощью роликов, формируя окончательный загиб. В результате получается стальная трубка с фланцевым краем и стальной диск с углублением и загнутым краем. Внутрь загиба помещается резиновая смесь.
Сшивание
Корпус и крышка соединяются в обжимном аппарате и фиксируются базовой пластиной и патроном соответственно. Базовая пластина обеспечивает устойчивое положение корпуса банки во время обжимки, а патрон плотно входит в крышку. В результате углубление в крышке располагается внутри верхней части корпуса, непосредственно под фланцем. Загиб крышки немного выступает за фланец.
Вторая операция
Затем швейная головка прижимает второй рабочий ролик к частично сформированному шву. Вторая операция плотно сжимает все пять стальных компонентов вместе, формируя окончательное уплотнение. Пять слоев в окончательном шве называются: а) конец, б) корпусный крюк, в) крышечный крюк, г) корпус, д) фаска. Всем консервным банкам требуется уплотнительная среда внутри шва, поскольку в противном случае контакт металл о металл не обеспечит герметичность. В большинстве случаев резиновый состав помещают внутрь радиуса загиба конца, формируя критическое уплотнение между крышкой и корпусом. Вероятно, самым важным нововведением после внедрения двойных швов является сварной боковой шов. До появления сварного бокового шва корпус банки сгибался и/или паялся, образуя относительно толстый боковой шов. Толстый боковой шов требовал, чтобы конец бокового шва приходился на загиб, чтобы иметь больше металла для загиба, прежде чем он закрывался за корпусный крюк или фланец, что увеличивало вероятность ошибки.
Настройка швартовщика и обеспечение качества
Многие различные детали в процессе обжимки имеют решающее значение для обеспечения герметичности и вакуумной герметичности банки. Опасность негерметичной банки заключается в загрязнении посторонними предметами (бактериями или фунгицидными спреями) или в том, что банка может протечь или испортиться. Важной частью является настройка обжимного механизма. Обычно это выполняет опытный техник. Среди деталей, требующих настройки, – обжимные валки и державки, которые должны быть установлены в точном положении (с помощью щупа или калибра зазора). Давление и положение подъемника, конструкция валков и державок, износ инструмента и износ подшипников – все это влияет на качество двойного шва. Неправильные настройки могут быть неочевидными. Например, из-за эффекта упругой деформации шов может казаться неплотным, хотя на самом деле он был зажат слишком сильно и раскрылся, как пружина. По этой причине опытные операторы и правильная настройка обжимного механизма критически важны для обеспечения надежного закрытия двойного шва. Контроль качества обычно включает отбор полных банок с линии – по одной с каждой обжимной головки, не реже одного-двух раз за смену, и проведение операции разрушения (оценка сморщивания/герметичности), механических испытаний (внешняя толщина, длина/высота шва и глубина углубления), а также разрезание шва двухлопаточной пилой и измерение с помощью системы контроля двойного шва. Комбинация этих измерений определяет качество шва. Использование программного обеспечения статистического контроля процессов (SPC) в сочетании с ручным контролером двойного шва, компьютеризированным сканером двойного шва или даже полностью автоматической системой контроля двойного шва ускоряет и значительно повышает точность трудоемкого процесса контроля двойного шва. Статистическое отслеживание производительности каждой головки или обжимной станции позволяет лучше прогнозировать проблемы с обжимным механизмом и планировать техническое обслуживание в удобное время, а не просто реагировать после выпуска бракованных или небезопасных банок.
Пищевая ценность
Консервирование – это способ переработки продуктов питания для увеличения срока их хранения. Цель консервирования – обеспечить доступность и съедобность продуктов спустя длительное время после обработки. Исследование 1997 года показало, что консервированные фрукты и овощи содержат столько же пищевых волокон и витаминов, как и соответствующие свежие или замороженные продукты, а в некоторых случаях даже больше. Процесс нагревания при консервировании, по-видимому, повышает растворимость пищевых волокон, что облегчает их ферментацию в толстой кишке с образованием газов и физиологически активных веществ. В консервированных помидорах содержание ликопина доступно в большем количестве. Следовательно, консервированное мясо и овощи часто входят в список продуктов, которые запасают на случай чрезвычайных ситуаций.
Потенциальные опасности
В начале XIX века процесс консервирования продуктов питания в основном осуществлялся небольшими консервными заводами. Эти заводы изобиловали упущенными из виду проблемами с санитарией, такими как плохая гигиена и ненадлежащие условия труда. Поскольку холодильников не существовало, а промышленные стандарты консервирования еще не были установлены, зараженные банки часто попадали на прилавки магазинов. Согласно книге Шаны Клейн "Плоды империи: искусство, еда и политика расы в эпоху американской экспансии", "рабочие также страдали от травм, в частности, ушибов костяшек пальцев и открытых ран, при обрезке и упаковке ананасов. Перчатки были одной из мер предосторожности для защиты рук консервировщиков от кислотности ананаса, но перчатки не всегда помогали".
Миграция компонентов контейнеров
В токсикологии консервирования миграция – это переход веществ из материала упаковки в содержимое. Потенциально токсичными веществами, которые могут мигрировать, являются свинец, вызывающий отравление свинцом, или бисфенол А (BPA) – потенциальный эндокринный дизраптор, являющийся компонентом эпоксидных покрытий, обычно используемых для внутренней поверхности банок. Некоторые банки производятся с эмалевым покрытием, не содержащим BPA, изготовленным из растительных масел и смол. В феврале 2018 года Институт производителей консервной тары, торговая ассоциация в США, провел опрос отрасли и сообщил, что как минимум 90% банок для пищевых продуктов больше не содержат BPA.
Содержание соли
В процессе консервирования используется соль (хлорид натрия), растворенная в воде. В результате консервированные продукты могут быть основным источником поваренной соли в рационе. Избыточное потребление соли повышает риск проблем со здоровьем, включая повышенное кровяное давление. Поэтому органы здравоохранения рекомендуют ограничивать потребление натрия с пищей. Многие консервированные продукты доступны в вариантах с пониженным содержанием соли и без добавления соли. Тщательное промывание после открытия может снизить содержание соли в консервированных овощах, поскольку считается, что большая часть соли содержится в жидкости, а не в самом продукте.
Ботулизм
Пищевой ботулизм возникает из-за употребления зараженных продуктов, в которых споры Clostridium botulinum прорастают и производят ботулинический токсин. Чаще всего это происходит в консервированных некислых продуктах, которые не подверглись достаточной термической обработке. Clostridium botulinum предпочитает бескислородную среду и плохо конкурирует с другими бактериями, однако его споры устойчивы к нагреванию. При недостаточной стерилизации консервов большинство других бактерий, кроме спор Clostridium botulinum, погибает, и споры могут прорасти и произвести токсин. Ботулинический токсин крайне опасен, поскольку его невозможно обнаружить визуально или по запаху, а употребление даже небольшого количества может быть смертельным. В тяжелых случаях он вызывает паралич дыхательных мышц и приводит к дыхательной недостаточности. Учитывая это угрожающее жизни осложнение, все подозрительные случаи ботулизма рассматриваются как медицинские чрезвычайные ситуации, и органы общественного здравоохранения обычно подключаются для предотвращения дальнейших случаев, связанных с одним источником. Человек, склонный к пессимизму и ожидающий худшего, также может заинтересоваться запасанием консервов, узнав о надвигающейся рецессии. В феврале 2009 года, во время рецессии, в США зафиксирован рост продаж товаров для консервирования на 11,5%. В некоторых населенных пунктах США существуют районные центры консервирования, где обучают консервированию, или общественные кухни, которые можно арендовать для самостоятельного консервирования продуктов.