В заводских условиях, осуществляя процесс стерилизации, руководствуются так называемой формулой стерилизации, в которой указана температура стерилизации и продолжительность отдельных этапов тепловой обработки. В технологических инструкциях по производству консервов всегда приводится соответствующие данному виду консервов формула стерилизации консервов.

Однако не следует думать, что эти формулы являются раз и навсегда установленной догмой, не подлежащей проверке или изменению. В ряде случаев возникает надобность изменений, например, температуру стерилизации, скажем, повысить со 120 до 130 °С или, наоборот, понизить от 100 до 85 °С. Тогда формулу нужно изменить или разработать новый вид консервов, для которых в инструкции еще нет готовой формулы. А иногда появится новый типоразмер тары, применительно к которому тоже еще не имеется соответствующей формулы стерилизации. Не исключена и надобность проверки действующей формулы стерилизации, когда есть сомнения в ее эффективности (например, появление повышенного брака консервов при хранении) и т. д.

Короче говоря, нужно иметь возможность проверить эффективность тех или иных формул стерилизации, а также уметь разрабатывать новые режимы для различных условий.

Казалось бы, что особой проблемы в такой проверке не должно быть. Фактически нужно подобрать в каждом конкретном случае значения только одного параметра процесса - времени, ибо температурой стерилизации следует задаться наперед, руководствуясь химическим составом продукта. Поэтому, выбрав заранее температуру процесса, следует только заглянуть в соответствующую таблицу и по данной температуре найти соответствующее время тепловой обработки.

Однако на деле все обстоит гораздо сложнее. Так можно было бы поступить, если бы при погружении консервных банок в стерилизационный аппарат нужная температура стерилизации возникала мгновенно во всей массе продукта. Однако повышается температура в аппарате, да и в продукте постепенно, нарастающим порядком, а при охлаждении она также постепенно понижается. Таким образом, в процессе стерилизации имеется множество температур, смертельное действие которых значительно отличается друг от друга по времени.

Поэтому повсеместно принятый и узаконенный принцип проверки и расчета необходимого времени стерилизации заключается в том, чтобы, расчленив весь процесс тепловой обработки в стерилизационном аппарате на отдельные мелкие отрезки времени и замерив соответствующие каждому такому отрезку температуру, пересчитать время действия каждого отрезка на эквивалентное действие какой-то одной определенной температуры, выбираемой за эталон для сравнения с ней действия всех других данных температур. Суммировав затем результаты такого пересчета времени действия при различных температурах на эквивалентное по влиянию на микроорганизмы одной какой-то заранее обусловленной эталонной температуры, мы получаем суммарную оценку данного режима, выраженную временем действия одной температуры. Это время является условным, ибо оно соответствует воображаемому процессу, при котором консервы, погрузившись в стерилизационный аппарат, мгновенно нагреваются до эталонной температуры, выдерживаются найденное число минут и мгновенно охлаждаются. Но этот воображаемый процесс производит на микроорганизмы такое же воздействие, как наш реальный процесс, при котором температура продукта постепенно растет и постепенно охлаждается.

Такой пересчет удобен тем, что все многообразие переменных факторов процесса стерилизации - температуры и времени - выражаются одним числом. Это число - время при постоянной эталонной температуре - называют летальностью, или стерилизующим эффектом, данного процесса.

В качестве эталонной температуры применительно к режимам стерилизации чаще всего принимают 121,1 °С (такое «некруглое» число получается при переводе 250° по шкале Фаренгейта, принятой в Соединенных Штатах, на стоградусную шкалу Цельсия), а применительно к кислотным консервам - 80 °С.

Расчет фактической летальности данного режима стерилизации ведется по формулам: для малокислотных консервов.

Опыт проводили таким образом, что в процессе стерилизации каждые 5 мин делали замеры температур в аппарате и в глубине продукта. Результаты измерений записывали в табл. 3. По окончании опыта в соответствующую графу против каждой температуры продукта проставляли значения коэффициентов. Таблицы значений есть в ряде учебных пособий.

В соответствии все значения коэффициента нужно суммировать и полученную сумму умножить на 5 (в данном случае = 5 мин). Сумма =0,51, а искомое значение летальности усл. мин. 70

Полученный результат нужно понимать так: тепловая обработка, проведенная в течение 110 мин (25 + 60 + 25), при переменном температурном режиме (то возрастающем, то убывающем) оказывает на микроорганизмы такое же действие, как если бы температура в банке была мгновенно поднята до 121,1 °С, выдержана при этой температуре в течение 2,55 мин и мгновенно понижена до значений несмертельных для микробов.

Так происходит то, что можно назвать расшифровкой летальности данного режима стерилизации. Вопрос же о том, насколько эффективен данный режим, т. е. достаточно ли найденное значение летальности, или оно чрезмерно велико, можно решить, сопоставив значение фактической летальности с нормативным, гарантирующим требуемую степень стерильности. Последние также поддаются расчету и приводятся в соответствующих пособиях.

Например, требуемая летальность режимов стерилизации овощных закусочных консервов установлена в 1 усл. мин. Следовательно, получаемый режим. Длительный, и его можно сократить.

Введение

Стерилизация консервной продукции.

Высокое качество консервной продукции обеспечивается четкой и слаженной работой всех звеньев процесса переработки: начиная с сортировки, мойки, бланшировки, расфасовки и заканчивая упаковкой и стерилизацией. Стерилизация - один из самых ответственных этапов переработки сельскохозяйственных продуктов. Для стерилизации консервов применяют аппараты периодического действия, к которым относятся автоклавы. Автоматизированная система управления автоклавом может быть успешно построена на приборах ОВЕН.

Процесс стерилизации

Современные промышленные автоклавы представляют собой агрегаты с большой производительностью. Они бывают двух типов -- вертикальные и горизонтальные. Наибольшее распространение в консервной промышленности получили вертикальные автоклавы, так как в них можно стерилизовать все виды консервов в жестяной и стеклянной таре. При существовании различных моделей автоклавов принцип их работы един. Он состоит в нагреве до высоких температур под давлением продукта, который, как правило, расфасован в стеклянную или жестяную тару. Повышенное по сравнению с атмосферным давление в автоклаве компенсирует температурное расширение нагреваемого продукта и предотвращает разрушение упаковочной тары. Величина давления рассчитывается по формуле автоклавирования и зависит от температуры стерилизации, вида расфасовки и коэффициента термического расширения продукта и т.д.

Процесс стерилизации можно разделить на несколько этапов. Первый этап - загрузка. В автоклав заливается холодная вода, которая подогревается. При достижении заданной температуры в автоклав опускается продукция, и его крышка герметично закрывается. Второй этап - тепловая обработка. Нагревают до тех пор, пока температура не достигнет определенного значения. Режим обработки поддерживается в течение нескольких минут. Третий этап - охлаждение. Нагрев прекращается, в автоклав подают холодную воду, происходит плавное остывание содержимого и выравнивание давления. После этого процесс пастеризации завершен.

Способы стерилизации консервов

Стерилизация паром без противодавления

Тепловую обработку консервов в аппаратах, предназначенных для стерилизации, проводят в основном двумя способами: острым насыщенным паром без противодавления (для консервов в жестяной таре объемом до 500 см2) и водой, подогреваемой паром, с противодавлением (для консервов в стеклянной таре и в жестяных банках в основном больших объемов).

Противодавлением называют давление, искусственно создаваемое внутри аппаратов стерилизации во избежание нарушения целостности консервов в процессе стерилизации. Нарушение целостности консервов связано с тем, что при нагреве содержимого банки в ней образуется избыточное давление. Величина избыточного давления зависит от вида содержимого консерва, содержания в нем воды, воздуха, газов, объемного расширения продукта в процессе нагрева. Наличие высоких избыточных давлений внутри банки при стерилизации, проводимой без противодавления, приводит к деформации донышек и крышек и нарушению герметичности банок..

При стерилизации консервов в паровой среде по сравнению со стерилизацией в воде обеспечивается более равномерное по объему распределение температуры внутри банки при одинаковых формулах стерилизации.

Корзины, наполненные банками, осторожно загружают в автоклав, пускают пар для вытеснения основной массы воздуха, затем автоклав закрывают, одновременно открывая продувной кран на крышке автоклава, вставляют термометр в гнездо, заполненное минеральным маслом и открывают вентиль для спуска конденсата. После нагревания автоклава закрывают продувной кран и вентиль линии отвода конденсата, поднимают температуру до температуры собственно стерилизации и с этого момента ведут процесс в соответствии с режимом стерилизации. При колебании температуры в автоклаве ее регулируют подачей пара и спуском конденсата.

По окончании собственно стерилизации прекращают подачу пара и для предупреждения нарушения герметичности банок постепенно и осторожно выпускают из автоклава пар и остаток конденсата и таким образом понижают давление в автоклаве до нуля по показателям манометра. После спуска давления автоклав открывают, корзины с банками выгружают и цикл работы повторяется. Охлаждение банок в самом автоклаве не производят. Нельзя резко спускать пар, так как при большом повышении давления в банках под давлением в автоклаве возможен разрыв банок по продольному шву, нарушение герметичности предельного и закаточного швов, образование «птичек».

На некоторых предприятиях, когда давление в автоклаве снижено до атмосферного, открывают крышку и приступают к охлаждению консервов в проточной воде (до 40°С) или непосредственно в автоклаве, подавая воду через верхнюю часть его или в специальной ванне с проточной водой.

Стерилизация - основной способ сохранения пищевых продуктов без существенного изменения их вкусовых свойств и окраски.
Стерилизация консервов в стеклянной таре с последующим немедленным закупориванием их жестяными крышками очень удобна в домашних условиях. Она обеспечивает необходимую герметичность и вакуум в закупоренной банке, достигающий 300-350 мм ртутного столба, и обеспечивает длительное хранение законсервированного продукта.
В домашних условиях консервы стерилизуют главным образом при температуре кипения воды.
Фруктовые компоты и оощные маринады можно стерилизовать при температуре воды в 85°С.
В этом случае их нужно держать в стерилизаторе в 2 или даже в 3 раза дольше, чем если бы температура воды была 100°С. Иногда (например при стерилизации зеленого горошка или кукурузы) нужно, чтобы вода кипела при температуре > 100°C. С этой целью к ней добавляют соль:

Стерилизацию проводят в специальном стерилизаторе или в большой кастрюле.
На дно посуды предварительно кладут деревянную или металлическую решетку, чтобы избежать растрескивания банок при резких перепадах температуры.
Наливают воды в кастрюлю столько, чтобы она покрывала плечики банок, т.е. была на 1.5-2 см ниже верха шеек тары. Температура воды перед погружением банок колеблется в пределах 30-70°C и зависит от температуры консервов - чем выше температура консервов, тем выше должна быть температура воды в стерилизаторе.
Стерилизатор с помещенными в него банками ставят на сильный огонь, накрывают крышкой и доводят воду до кипения. Кипение воды во время стерилизации должно быть не бурным (огонь нужно уменьшить до состояния, поддерживающего кипение воды), время стерилизации отсчитывают от момента начала кипения.
Время начала и окончания стерилизации нужно записывать на отдельном листе.
Время первого этапа стерилизации (доведения воды до кипения) должно быть как можно более быстрым, чтобы уменьшить длительность тепловой обработки продукта и избежать переваривания консервов.
Так, время подогревания воды до кипения при стерилизации пол-литровых и литровых банок не больше 15 минут,
для трехлитровых банок - не больше 20 минут.
Длительность второго этапа стерилизации зависит от кислотности и консистенции продукта - жидкие продукты стерилизуют 10-15 минут, а густые 2 часа или больше.
На стерилизацию кислых продуктов нужно меньше времени, т.к. кислая среда не способствует развититю бактерий. Важен и размер тары - чем он больше, тем дольше длительность стерилизации.
После окончания стерилизации банки специальными клещами осторожно вынимают из кастрюли, немедленно закатывают и проверяют герметичность закупоривания.
Закупоренные банки ставят вверх дном на сухое полотенце для воздушного охлаждения.

Стерилизация паром.
В стерилизтор налить немного воды (чтобы вода покрывала деревянную или металлическую решетку), поставить наполненные банки, стерилизатор плотно накрыть крышкой и довести воду до кипения.
Полученный пар прогревает банки и их содержимое.
Время подогрева воды до кипения - 10-12 минут,
время стерилизации банок паром вдвое больше, чем при стерилизации в кипящей воде.

Пастеризация
Некоторые консервы можно стерилизовать при температуре воды 85-90°С, т.е. не доводя воду до кипения. Такой способ тепловой обработки продуктов называется пастеризацией . Пастеризуют обычно вишни, некоторые сорта яблок, недозрелые абрикосы и другие плоды, обладающие повышенной кислотностью. Ведь именно кислотность и гарантирует длительное хранение пастеризованных консервов, предохраняя их от развития бактерий.
Для пастеризации берут только свежие, тщательно отсортированные и вымытые плоды и ягоды, и тщательно простерилизованную тару. Во время пастеризации следят за температурой воды, время от времени измеряя ее с помощью термометра со шкалой до 150°С и строго придерживаются времени, отведенного на пастеризацию.

Повторная стерилизация
Продукты, содержащие много белка (например, мясо, птица, рыба, зеленый горошек) стерилизуют при температуре кипения воды 2 или 3 раза. Во время первой стерилизации погибает плесень, дрожжи и микробы. Споровые же микроорганизмы остаются и через сутки проростают. Их уничтожают во время второй, иногда и третьей стерилизации. Для проведения повторной стерилизации банки закупоривают крышками и устанавлиают на них специальные зажимы, чтобы крышки не слетели во время стерилизации. Снимают эти предохранители лишь после того, как банки откончательно остынут.

Консервирование жидких продуктов методом горячей расфасовки без последующей стерилизации
Жидкие, предварительно прокипяченные или доведенные до кипения продукты, можно консервировать методом горячей расфасовки без последующей стерилизации. Так готовят томатный , виноградный , вишневый, яблочный и другие соки, измельченные помидоры, фруктовые пюре из кислых плодов и т.п. При этом способе стерилизация происходит за счет того тепла, которое продукт и тара получили во время кипячения, а время хранения консервов зависит от качества сырья и его обработки.
При этом методе расфасовки в горячую простерилизованную тару закладывают продукт, температура которого должна быть не ниже 96°С. Наполненные банки сразу же закручивают.

Консервирование фруктов и овощей методом горячей расфасовки без последующей стерилизации
Этот способ применяется при консервировании огурцов, помидоров, приготовлении компотов и т.п.
Свежее сырье сортируют, тщательно моют, укладывают в банки и заливают кипящей водой за 3-4 приема, прогревая стенки банки, чтобы не треснуло стекло.
Заполненную банку накрывают чистой крышкой, заворачивают в полотенце и выдерживают таким образом 5-6 минут. Затем воду сливают, кипяток наливают во 2-й раз, банку накрывают крышкой, заворачивают в полотенце и выдерживают еще 5-6 минут. При необходимости, операцию повторяют в 3-й раз.
Слив воду в последний раз, банку немедленно заливают кипящим маринадом (если консервируют огурцы или помидоры), кипятком (если заготавливаете фрукты) или кипящим сиропом (при заготовке компотов), накрывают крышкой, закупоривают, проверяют герметичность закупорки и ставят шейкой вниз для воздушного охлаждения.

(по материалам книги І.Кравцов "Домашнє консервування і зберігання харчових продуків" )

Условная запись теплового режима стерилизаторов периодического действия называется формулой стерилизации:

А – продолжительность прогрева автоклава и банки от начальной температуры до температуры стерилизации, мин;

В – продолжительность собственно стерилизации, мин;

С – продолжительность снижения температуры до уровня, позволяющего производить разгрузку аппарата, мин;

Т – заданная температура стерилизации, мин.

Изменение температуры во времени процесса стерилизации показано на термограмме (рис. 1).

Температура в центре консервов отстает от температуры в автоклаве. Кроме того, консервы по объему прогреваются неравномерно: быстрее в периферийной части и медленнее с центре. Следовательно, формула стерилизации должна предусматривать такие условия теплового режима, чтобы обеспечить достаточный прогрев центральной части консервов, хотя это и приводило бы к перегреву периферийных слоев. Учитывая, что споры отмирают только при температуре выше 100 °С, общий эффект режима стерилизации может быть выражен на термограмме площадью, ограниченной отрезком abcd.

Анализ величин, входящих в формулу стерилизации, показывает, что значения А и С зависят в основном от конструктивной особенности и размеров автоклава, типоразмера тары, начальной и конечной (до стерилизации и после охлаждения) температуры консервов.

Технические характеристики вертикальных автоклавов различаются незначительно, а температура порционирования продукта регламентируется на относительно постоянном уровне, поэтому значение величины А будет зависеть в основном от объема и вида тары. В связи с этим при работе на вертикальных автоклавах пользуются постоянными значениями А : для жестяных банок вместимостью до 1кг – 20-25 мин, для банок большей вместимости – 30 мин, для стеклянных банок по 0,5 кг – 25 мин, вместимость 1 кг – 30 кг.

Продолжительность периода С обусловлена необходимостью выравнивания давления в стерилизованной банке с атмосферным (и соответственно проведением охлаждения) перед выгрузкой из автоклава. Пренебрежение этапом С приводит к необратимой деформации жестяных банок или к срыву крышек со стеклянной тары. Значение величины С колеблется в диапазоне от 20 до 60 мин в зависимости от объема тары.

Таким образом, основная роль в обеспечении требуемого стерилизующего эффекта при использовании формулы стерилизации принадлежит величине В , а точнее, интегральному эффекту от воздействия В и Т на микроорганизмы.

Выбор величины Т , как указывалось ранее, зависит от вида консервов и устанавливается на уровне, вызывающем наименьшее изменение качественных показателей продукта. Следовательно, при расчете формулы стерилизации для новых консервов основная задача сводится к определению величины В .

В условиях организации непрерывно-поточного производства важное значение приобретает необходимость сокращение продолжительности процесса стерилизации. Одним из путей решения этой проблемы является использование стерилизаторов непрерывного действия, в которых отпадает необходимость предварительного прогрева аппарата и две величины – А+В образуют одну – В ". тогда формула стерилизации приобретает вид:

Формулы стерилизации для каждого вида консервов утверждаются ГОСТом, и несоблюдение стандарта преследуется по закону. Корректировку, оптимизацию, расчет новых формул стерилизации, их утверждение выполняют специальные органы в следующих случаях:

при создании новых видов консервов;

усовершенствование технологии консервирования;

совершенствовании и модернизации существующего стерилизационного оборудования;

внедрении новых типоразмеров тары;

переходе на новые температурные уровни процесса;

пересмотре действующих режимов стерилизации консервов.

Предлагаемые режимы стерилизации проходят лабораторную и производственную проверку, результаты которой рассматривают союзные (республиканские), ведомственные или по их указанию отраслевые научно-исследовательские институты (лаборатории).

Выбор оптимального режима стерилизации консервов

Принцип расчета режима стерилизации консервов.

Формула стерилизации (1) не дает представления об эффективности уничтожения микрофлоры в продукте. Используемые для разных видов консервов режимов стерилизации даже при одинаковых значениях А и С отличаются продолжительностью В и температурой Т, что затрудняет сопоставление их стерилизующего действия.

Значение микробиологических, биохимических и теплофизических основ тепловой стерилизации позволяет оценить влияние отдельных факторов и условий среды на степень выживаемости микроорганизмов, но не дает возможности точно установить значение В и эффективность режима стерилизации.

Существует несколько методов установления режимов стерилизации по степени инактивности микрофлоры и изменения пщевой ценности продукта. При этом значение а и С принимают как величины постоянные (для данного типа автоклава и вида консервов), а величину В устанавливают произвольно, впоследствие повышают и уточняют.

С целью гарантирования микробиологической стабильности консервов при хранении при установлении формулы стерилизации ориентируются на создание условий отмирания для флоры в центральной зоне банки.

Определение формулы стерилизации по величине стерилизующего эффекта.

Критерием эффективности стерилизации является степень инактивации микроорганизмов. Формулу стерилизации определяют практически, аналитическим и графическим путем.

Наиболее распространен и точен графический метод расчета. Он основан на построении термограммы стерилизации консервов (по центральной зоне), определении полученного общего эффекта инактивации спор (F эффект) и сопоставлении последнего с нормальным расчетным эффектом (F 0).

Стерилизующий эффект (F эффект) – это показатель надежности режима стерилизации консервов, выраженный в минутах, при определенной (условной) температуре. В качестве условной принята температура 121,1 °С.

Для расчета задаются постоянными значениями А, С и Т экспериментальной формулы стерилизации, вместимостью и формой банки, видом продукта, типом преобладающей в сырье микрофлоры, ее начальной и конечной концентрацией. Величину В устанавливают произвольно. В центральную зону продукта вводят термопару и через определенные интервалы времени (обычно 5 мин) регистрируют изменение температуры в консерве и строят термограмму. Каждому участку термограммы (лежащей выше 100 °С), характеризуемому значениями температуры и продолжительности, будет соответствовать определенный стерилизующий эффект.

Общий эффект стерилизации спор (F эффект) для экспериментальной формулы стерилизации равен сумме элементарных стерилизующих эффектов в каждой точке нагрева и охлаждения консервов (рис. 1 участков abcd). Графически величина F эффект на термограмме выражена площадью, ограниченной кривой abcd в зонах температур выше 100 °С и состоящей из элементарных площадей-трапеций.

Используя формулу приближенного интегрирования по методу прямоугольников, находим F эффект:

k 1 – высота прямоугольника;

d τ – основание прямоугольника, равное интервалу времени замера температур (y=5мин);

y – продолжительность действия на микроорганизмы данной температуры, мин.

В качестве эталонной температуры микробиологи всех стран принимают температуру 121,1 °С (250 °F). Следовательно перерасчет заключается в установлении F – отрезка 121,1°-ного времени, эквивалентному по действию на микрооранизмы отрезку времени при любой данной температуре.

Перерасчет осуществляется с помощью коэффициента K F .

Значение коэффициента приведения фактического времени отмирания спор в каждой точке термограммы (при температурах обычной стерилизации в интервале от 100 до 120-125 °С) к времени стерилизации при эталонной температуре (121,1 °С)определяют по формуле:

где (3)

t – температура в момент измерения, °С;

Z – параметр, характеризующий устойчивость выбранной тест-культуры к нагреау, °С.

Экспериментально установлено, что величина Z составляет для Cl. botulinum 10 °С, Cl.sporogenes – 9,5 °C, термофильных бактерий – 10 °С. учитывая, что в формуле расчета значений переводных коэффициентов К F для данного вида микроорганизмов величина Z остается постоянной. При определениях К F можно пользоваться справочными таблицами. Перечень значений К F для параметра Z=10 °C в диапазоне температур от 95 до 125 °С представлен в табл. 1.

Таблица 1

t, °C	K F	t, °C	K F	t, °C	K F	t, °C	K F	t, °C	K F
95,0	0,0025	101,0	0,0098	107,0	0,0390	113,0	0.155	119,0	0,618
96,0	0,0031	102,0	0,0123	108,0	0,0490	114,0	0.195	120,0	0,775
97,0	0,0039	103,0	0,0155	109,0	0,0618	115,0	0,246	121,0	0,978
98,0	0,0049	104,0	0,0195	110,0	0,0775	116,0	0.309	122,0	1,23
99,0	0,0062	105,0	0,0246	111,0	0,0980	117,0	0,390	123,0	1,55
100,0	0,0078	106,0	0,0309	112,0	0.123	118,0	0,490	124,0	1,95
								125,0	2,46

По приведенным коэффициентам К F рассчитывают стерилизующий эффект по термограмме:

(4)

Обычно y соответствует величине интервала регистрации температуры в центре банки (5 мин).

В процессе нагрева значение температуры на каждом отдельном (пятиминутном) участке термограммы постоянно изменяется, поэтому для удобства проведение расчета условно принимают температуру каждого участка постоянной и равной величине, среднеарифметической граничным точкам отрезка.

По данным опыта для термограммы экспериментальной формулы стерилизации можно составить таблицу 2.

Таблица 2

По данным опыта для термограммы экспериментальной формулы стерилизации сожно составить таблицу (табл.55).

Определив величины переводных коэффициентов K F для каждого участка термограммы abcd, суммируют их значения и, умножив сумму на равновеликий отрезок времени. Получают значение стерилизующего эффекта данного режима (в условных минутах)

при постоянной температуре стерилизации скорость отмирания спор какой-либо определенной культуры является функцией их концентрации и может быть описана выражением (…/dτ)=KB, которое после интегрирования принимает вид:

обозначив фактор скорости 1/К через коэффициент D, можно записать уравнение так:

(5)

Установлено, что в полулогарифмических координатах коэффициент D соответствует 1/tgα (где α – угол наклона прямой выдерживаемости спор при данной температуре и условиях среды) и является величиной постоянной для каждого вида микроорганизмов. Коэффициент соответствует интервалу времени. Необходимого для снижения концентрации спор в продукте на один порядок (т.е. в 10 раз) под воздействием какого-либо определенной температуры.

Экспериментально найдено, что величина D при эталонной температуре 121,1 °С (250 °F) составляет для

При этом чем выше рН среды и температура стерилизации, тем больше абсолютное значение D.

Зная уровни начальной и конечной (требуемой) микробиологической обсемененнойсти продукта, а также значение D для выбранной тест-культуры при данной температуре, можно установить продолжительность термообработки, необходимую для снижения числа спор до желательного уровня, т.е. нормативный (расчетный) стерилизующий эффект, по формуле:

(6)

величина F 0 показывает необходимую продолжительность процесса стерилизации продукта при постоянном воздействии процесса стерилизации продукта при постоянном воздействии температуры 121,1 °С. При этом остаточная концентрация микроорганизмов в консерве будет составлять заданный уровень b.

Принимая во внимание возможность ошибки при определении исходной обсемененности b, а также колебания в значениях рН, содержании жира и других технологических факторах, и с целью обеспечения минимальногго уровня конечной микрофлоры, в расчетной формуле предусматривается вероятность отклонения от начальной концентрации спор на два порядка (в 100 раз)

Как было установлено, для мясных консервов наиболее надежными режимами стерилизации считаются те, которые могут обеспечить стерилизующий эффект F эффект в пределах 12-15 условных минут (тропические консервы).

На третьем этапе расчета сопоставливают величины эффективного (фактического) и нормативного (расчетного) стерилизующих эффектов, приведенных к единой температуре 121,1 °С. и корректируют экспериментальный режим стерилизации.

В случае F эффект >F 0 продолжительность стерилизации в изучаемой формуле чрезмерна и избыточный стерилизующий эффект составляет

(8)

При условии F эффект

(9)

Избытоное или недостаточное время собственно стерилизации находят по формуле

(10)

где F x – избыточный или недостаточный по сравнению с нормативным стерилизующий эффект, мин; Т – температура собственно стерилизации исследуемого режима нагрева, °С; z – параметр, характеризующий устойчивость тест-культуры к нагреву, °С.

на заключительном этапе уточняют продолжительность периода собственно стерилизации в выбранной формуле. При этом в случае F эффект >F 0 формула стерилизации будет иметь вид

а при F 0

Т.о. научно обоснованной формулой стерилизации является такая, фактическая летальность которой равна или несколько вышек требуемой.

Пользуясь понятием F эффект и соответствующими методами расчета, можно количественно судить об эффективности различных режимов стерилизации консервов и оценить целесообразность использования ряда традиционно установленных формул стерилизации. Что дает предпосылки к повышению качества консервируемых мясопродуктов и снижению энергоемкости производства. Знание величины F эффект позволяет спрогнозировать степень стабильности готовой продукции при хранении.

Существует математическая зависимость между фактической летальностью режимов стерилизации и процентом биологического брака консервов. Величину ожидаемого биологического брака (%) определяют по формуле

P=B*10 2-(F эффект / D 121,1) ,

Где В – начальная концентрация спор в банке; F эффект – фактическая летальность режима стерилизации, усл.мин; D 121,1 – константа термоустойчивость, усл.мин.

Оптимальное значение Р составляет 0,01%

Стерилизация.

Стерилизация - нагревание продукта до температуры выше 100°С, для подавления жизнедеятельности микроорганизмов либо для их полного уничтожения.

Основными источниками загрязнения консервов до стерилизации являются мясное сырье, вспомогательные материалы и специи. Обсеменение происходит при обвалке, жиловке, от инструментов, от рук рабочих, воздуха, тары и т. д.

Перед стерилизацией проводится проверка бактериальной обсемененности с целью уточнения режимов стерилизации и условий хранения продукта. Общее количество м/о в 1 г не должно превышать:

Мясо тушеное – 200 000 микробных клеток;

Паштет мясной – 10 000 микробных клеток.

В консервах до стерилизации могут находится токсигенные спорообразующие анаэробы Cl. botulinum и гнилостные анаэробы Cl. sporogenes, Cl. perfringens, Cl. Putrificum, термофильные микроорганизмы Bacillus coagulans и др.

Нагрев мяса при температуре 134?С в течение 5 мин уничтожает практически все виды спор. Однако воздействие повышенных температур приводит к необратимым глубоким химическим изменениям продукта. В связи с этим наиболее распространенная и предельно допустимая температура стерилизации мясопродуктов в пределах 120°С. При этом подбирают такую продолжительность нагрева, которая обеспечивает достаточно эффективное обезвреживание споровых форм микробов и резкое снижение их жизнедеятельности (? 40 мин).

Режим стерилизации определяется температурой и продолжительностью ее воздействия. Правильный режим стерилизации гарантирует высокое качество продукта, отвечающего требованиям промышленной стерильности (если в 1г продукта не более 11 клеток B. subtilis при отсутствии возбудителей ботулизма и других токсигенных форм).

Понятие о формуле стерилизации.

Банки загружают в аппараты периодического или непрерывного действия, прогревают установку и банки до температуры стерилизации, проводят стерилизацию в течение периода отмирания микроорганизмов, после снижения температуры аппарата банки выгружают, и цикл повторяется. Условную запись теплового режима аппарата, в котором стерилизуются консервы, называют формулой стерилизации. Для аппаратов периодического действия эта запись имеет вид
(А+В+С)/Т

где А - продолжительность прогрева автоклава от начальной температуры до температуры стерилизации, мин; В - продолжительность собственно стерилизации, мин; С - продолжительность снижения температуры до уровни, позволяющего производить разгрузку аппарата, мин; Т-заданная температура стерилизации, °С.

Температура в центральной зоне банки отстает от температуры в автоклаве, что объясняется низкой теплопроводностью продукта. Скорость прогрева содержимого банки, в свою очередь, зависит от вида теплопередачи: в жидкой составляющей консервов теплопередача происходит быстрее; в плотной части консервов теплопередача идет более медленно.

При определении режимов стерилизации необходимо знать:

1) температура содержимого консервов в процессе нагрева изменяется во времени, причем консервы по объему прогреваются неравномерно;

2) жидкая часть консервов прогревается быстрее плотной;

3)наиболее трудно прогревается точка, расположенная несколько выше геометрического центра банки, так как теплопередача со стороны крышки тормозится (в невакуумированных консервах) из-за наличия воздушного пузыря в незаполненном пространстве консерва;

4) температура по времени в центральной зоне консерв изменяется иначе, чем в самом аппарате (автоклаве).

Таким образом, значение величин А, В, С и Т в формуле стерилизации характеризует лишь режим работы аппарата и не отражает степени эффективности действия параметров термообработки на консервируемый продукт.

Рассматривая величины, входящие в формулу стерилизации, можно заметить, что величину Т выбирают как максимально допустимую температуру для данного вида консервов (т, е. вызывающая наименьшие изменения качественных показателей продукта), а значения А и С зависят в основном от конструктивных особенностей автоклава. Чем выше начальная температура содержимого банки, тем меньше времени А требуется для ее прогрева до необходимого уровня Температуры.

Значение величины А будет зависеть лишь от объема и вида тары. В связи с этим при работе на вертикальных автоклавах пользуются постоянными заданными значениями А: для жестяных банок вместимостью до 1 кг - 20 мин, для банок большей вместимости - 30 м.ин, для стеклянных банок вместимостью 0,5 кг - 25 мин, вместимостью 1 кг - 30 мин.

Значение величины С обусловлено необходимостью выравнивания давления в отстерилизованной банке с атмосферным перед разгрузкой автоклава. Пренебрежение этапом снижения давления приводит к необратимой деформации жестяных банок или к срыву крышек со стеклянной тары.

Нагрев продукта в процессе стерилизации (этапы А и В) сопровождается увеличением внутреннего давления внутри банки. Величина избыточного внутреннего давления в герметичном объеме банки зависит от содержания влаги, степени вакуумирования, степени расширения продукта в результате нагрева, а также от коэффициента заполнения банки и степени увеличения объема тары вследствие теплового расширения материала и вспучивания концов банок.

Степень теплового расширения материала тары (особенно у стекла) всегда ниже степени теплового расширения мясопродуктов. Поэтому устанавливают регламентируемые значения коэффициентов заполнения банок: для жестяных банок - 0,85-0,95, для стеклянных - меньше.

Избыточное давление в банке по сравнению с давлением в автоклаве обусловлено в основном давлением присутствующего воздуха. Вакуумирование банок, а также прогрев содержимого консервов перед укупоркой позволяют снизить величину внутреннего давления. Уровень перепада давлений в банке и в стерилизующем аппарате не должен выходить за определенные пределы. При диаметре банки 72,8 мм значение Ркр составляет 138 кН/м2, диаметре 153,1 мм соответственно 39 кН/м2.

Для создания этих условий в автоклав при стерилизации подают сжатый воздух или воду. Противодавление лучше создавать водой, имеющей высокий коэффициент теплопроводности и одновременно служащей греющей средой.

Необходимое для разгрузки автоклава снижение давления в аппарате до атмосферного по окончании стерилизации приводит к увеличению перепада давлений в банке и автоклаве, так как консервы сохраняют высокую температуру. По этой причине давление выравнивают постепенно, подавая в автоклав холодную воду под давлением, равным установившемуся в нем к концу стерилизации. В результате быстрого охлаждения консервов внутреннее давление падает, что позволяет осторожно понижать давление в самом автоклаве. Конечная температура охлаждения для жестяных банок перед их выгрузкой из автоклава установлена в пределах 40-45°С.

Период времени, необходимый для снижения давления в аппарате (величина С), составляет в среднем 20-40 мин.

Стерилизацией не всегда достигается полное отмирание микроорганизмов. Это зависит от:

1.Чем больше термостойкий микроорганизм, тем сложнее справиться (споры сенной палочки выдерживают 130 ?С).

2.Общего количества микроорганизмов.

3.От консистенции и гомогенности продукта (в жидких консервах м/о погибают за 25 мин, а в плотных – за 50 мин.).

5.от наличия жира (кишечная палочка в бульоне при 100 ?С погибает за 1 сек, а в жире – за 30 сек.

6.от наличия соли и сахара.

Стерилизация в электромагнитном поле токами высокой частоты (ТВЧ) и сверхвысоких частот. Стерилизация достигается за счет образования тепла в клетках микроорганизмов под действием переменного электромагнитного поля. Стерильное мясо можно получить при нагревании до 145°С в течение 3 мин. Одновременно ТВЧ- и СВЧ-нагревы обеспечивают сохранность пищевой ценности продукта.

Стерилизация ионизирующими облучениями. К ионизирующим излучениям относят катодные лучи -поток быстрых электронов, рентгеновские лучи и гамма-лучи. Ионизирующие излучения обладают высоким бактерицидным действием и способны, не вызывая нагрева продукта, обеспечить полную стерилизацию.

Продолжительность стерилизации ионизирующими облучениями - несколько десятков секунд. Однако высокая интенсивность облучения приводит к изменению составных частей мяса. После ионизационной обработки продукт внутри банки остается сырым, поэтому его нужно довести до состояния кулинарной готовности одним из обычных способов нагрева.

Стерилизация горячим воздухом. Горячий воздух температурой 120°С циркулирует в стерилизаторе со скоростью 8 - 10 м/с. Данный способ дает возможность повысить теплопередачу от греющей среды консервам, снизить вероятность перегрева поверхностных слоев продукта.

Стерилизация в аппаратах периодического действия. Наиболее распространенным типом аппаратов периодического действия для стерилизации консервов являются автоклавы СР, АВ и Б6-ИСА. Автоклавы подразделяются на вертикальные (для стерилизации консервов, выпускаемых в жестяной и стеклянной таре, паром или в воде) и горизонтальные (для стерилизации консервов в жестяной таре паром). Температуру и давление в автоклавах регулируют ручным методом или с помощью пневматических и электрических программных устройств - терморегуляторов.

В автоклавные корзины банки укладывают вручную, посредством загрузки транспортером «навалом» (в водяной ванне или без нее), гидравлическими и гидромагнитными укладчиками. Разгрузку производят, опрокидывая автоклавные корзины.

Рис. 1. Гидростатический стерилизатор А9-ФСА:

1 - камера подогрева; 2 камера стерилизации; 3 - камера первичного охлаждении; 4 - камера дополнительного охлаждения; 5 - бассейн охлаждения; 6 - механизм загрузки и выгрузки; 7 - линия слива водв в канализацию; 8 - цепной конвейер

Стерилизация в аппаратах непрерывного действия. Стерилизаторы непрерывного действия подразделяют на роторные, горизонтальные конвейерные, гидростатические. Первые два типа редко используют.

В гидростатических стерилизаторах непрерывного действия применен принцип уравновешивания давления в камере стерилизации с помощью гидравлических шлюзов.

В гидростатических стерилизаторах длина участков конвейера в зонах подогрева и охлаждения одинакова, поэтому формула стерилизации имеет симметричный вид А-В-А. Температура стерилизации поддерживается в результате регулирования положения уровня воды в камере стерилизации.

Гидростатический стерилизатор работает следующим образом. Банки загружают в банконосители бесконечного цепного конвейера, который подает их в шахту гидростатического (водяного) затвора-шлюза. После прогрева банки поступают в камеру парового стерилизатора, нагреваются до 120 °С и попадают в зону водяного охлаждения, где температура консервов падает до 75-80°С. Выйдя из гидростатического затвора, банки поступают в камеру дополнительного водяного охлаждения (40-50°С), после чего консервы выгружают из стерилизатора.

При использовании стерилизаторов непрерывного действия отпадает необходимость предварительного прогрева аппарата, поэтому две величины формулы стерилизации А и В образуют одну B` и она приобретает вид (В" + С)/Т.
Пастеризация.

Пастеризация является одной из разновидностей термообработки, при которой уничтожаются преимущественно вегетативные формы микроорганизмов. В связи с этим при выработке качественных пастеризованных консервов к сырью предъявляют ряд дополнительных жестких санитарно-гигиенических и технологических требований. Для таких консервов обычно используют свинину в шкуре; контролируют величину рН сырья (для свинины рН должна быть 5,7-6,2, для говядины - 6,3-6,5). В процессе посола и созревания рекомендуется применение шприцевания рассолов, массирования и тумблирования. Сырье фасуют в эллиптические или прямоугольные металлические банки вместимостью 470, 500 и 700 г с одновременным закладыванием желатина (1%). После подпрессовки банки укупоривают на вакуум - закаточных машинах.

Пастеризацию производят в вертикальных либо ротационных автоклавах. Режим, пастеризации включает время прогрева банок при 100°С (15 мин), период снижения температуры в автоклаве до 80°С (15 мин), время собственно пастеризации при 80°С (80-110 мин) и охлаждения до 20°С (65-80 мин). В зависимости от вида и массы консерв общая продолжительность процесса пастеризации составляет 165-210 мин; период прогрева центральной части продукта при 80°С- 20-25 мин.

При пастеризации в продукте могут сохраняться термоустойчивые виды микроорганизмов, способные развиваться при температурах до 60°С, а также термофильные виды с оптимумом развития при 53-55°С. Для предотвращения повышения обсемененности микроорганизмами необходимо как можно быстрее прогревать и охлаждать банки с тем, чтобы «пройти» температурный оптимум развития микроорганизмов. Самой опасной считают температуру 50 - 68°С.

Количество желе в пастеризованных изделиях увеличивается (от 8,2 до 23,8%) с повышением температуры термообработки (от 66 до 94 °С). Однако длительный нагрев ухудшает качество не только самого продукта, но и свойства желе (крепость, способность к застудневанию). Использование температур свыше 100°С при термообработке пастеризованных консервов (в период прогрева) сопровождается ухудшением сочности продукта, рыхлостью, ухудшением консистенции.

Тиндализация представляет собой процесс многократной пастеризации. При этом консервы подвергают термообработке 2-3 раза с интервалами между нагревом в 20 - 28 ч. Отличие тиндализации от обычной стерилизации заключается в том, что каждого из этапов теплового воздействия недостаточно для достижения необходимой степени стерильности, однако суммарный эффект режима гарантирует определенную стабильность консервов при хранении.

При данном способе термообработки микробиологическая стабильность обеспечивается тем, что в процессе первого этапа нагрева, который недостаточен по уровню стерилизующего эффекта, погибает большинство вегетативных клеток бактерий. Часть из них вследствие изменившихся условий внешней среды успевает модифицироваться в споровую форму. В течение промежуточной выдержки споры прорастают, а последующий нагрев вызывает гибель образовавшихся вегетативных клеток.

Так как степень воздействия режимов пастеризации и тиндализации на составные части мясопродуктов менее выражена, чем при стерилизации, пастеризованные изделия имеют лучшие органолептические и физико-химические показатели.

Пастеризованные консервы относят к полуконсервам, срок их хранения при t = 0-5°С и? не выше 75% 6 мес. Тиндализованные консервы, срок хранения которых при t не выше 15°С 1 год, относят к «3/4 консервам». Условная запись режима пастеризации имеет вид, аналогичный с формулой стерилизации. В нее входит несколько формул тепловых режимов с указанием периодов выдержки консервов между нагревами. Пастеризованные консервы являются деликатесным видом изделий.