Увеличение
продолжительности и повышение
температуры стерилизации приводят
к развариванию некоторых продуктов,
потере внешнего вида. Поэтому для определенных
продуктов ограничена максимальная вместимость
тары.
Надежность
и правильность выбранных режимов
стерилизации зависят от степени
обсемененности микрофлорой продукта
перед стерилизацией. Для выбранных
режимов устанавливается предельно
допустимое количество микроорганизмов
на 1 см3 или 1 г продукта.
Бактерицидные
свойства продукта также влияют
на величину температуры и
продолжительность стерилизации. Например,
продукты из клюквы содержат
бензойную кислоту, обладающую
бактерицидными свойствами, стерилизуются
при более мягких режимах, чем
другие продукты, имеющие такие
я{е показатели по вязкости, и при других
прочих равных условиях.
Расчет режимов
стерилизации. Учитывая многофакторность
процесса стерилизации, а также
различные толкования механизма
отмирания клеток, практически невозможно
строго количественно сделать
расчет режима стерилизации.
В связи
с этим при расчетах пользуются
эмпирическими закономерностями
между числом жизнеспособных
клеток и параметрами нагрева.
Экспериментально было установлено,
что гибель популяции клеток
происходит не мгновенно, и
если в полулогарифмической системе
координат изобразить этот процесс
(продолжительность нагрева —
число жизнеспособных клеток), то
на определенном участке он, как
правило, изобразится прямой линией.
В этом случае скорость отмирания
клеток (Кц) определяется известным уравнением
скорости химических реакций где т — продолжительность
нагрева; #{ — начальное число клеток микроорганизмов;
Лгт — число жизнеспособных клеток микроорганизмов
после нагрева в течение времени.
Из этой
формулы следует, что продолжительность
нагрева равна
Мерой отмирания
спор и штаммов микроорганизмов
служит наклон прямого участка
кривой выживаемости. По формуле продолжительности
нагрева этот наклон характеризуется
величиной /Л = = 2,303 /Кц, представляющей
собой время (в мин), необходимое для снижения
числа спор в 10 раз. Обычно эту величину
относят к температуре 121,1 °С.
Величину £)(
определяют экспериментальным путем при
прогреве тест-культуры при той или иной
температуре и при различных экспозициях.
Чаще всего
при расчетах режимов стерилизации
пользуются значением величины
г, которая показывает зависимость времени
термической смерти микроорганизмов от
температуры. Под временем термической
смерти понимают продолжительность нагрева,
необходимую для полного подавления жизнедеятельности
определенного числа спор микроорганизмов.
Величина % представляет собой число градусов
Цельсия в пределах которых значение /Л
изменяется в 10 раз. Значение г зависит
от свойств микроорганизмов и среды, в
которой ведется нагрев.
Формула стерилизации.
С учетом всех изложенных выше
факторов и применяя разработанные
методы, устанавливается режим или
формула стерилизации консервов,
которой руководствуются в промышленных
условиях.
Под формулой стерилизации
понимают условно выраженную запись
данных, характеризующих режим стерилизации.
Формула стерилизации
схематически изображается следующим
образом:
где А — продолжительность
подъема температуры греющей среды в автоклаве
до температуры стерилизации, мин; В —
продолжительность собственно стерилизации,
в течение которой в автоклаве поддерживается
постоянная температура, мин; С — продолжительность
охлаждения, мин; * — температура греющей
среды в автоклаве во время стерилизации,
°С; рл — максимальная величина поддерживаемого
в автоклаве противодавления, создаваемого
для компенсации возникающего в банке
давления, кПа.
Установление
величины противодавления в автоклаве.
Давление, развиваемое внутри банки,
вследствие своей незначительной
величины не влияет на жизнедеятельность
микроорганизмов, однако оно достаточно
для нарушения герметичности
банок. Поэтому при подборе
режимов стерилизации очень важное
значение имеет установление соотношения
между возникающим давлением в банке и
противодавлением в автоклаве.
Исходя из
прочностных характеристик тары,
способа укупорки, материала тары,
степени наполнения продуктом
экспериментально определяются
критические значения давления
внутри банки и с внешней
стороны. Эти величины равны
тем значениям давлений, при которых
происходят необратимые деформации
тары и ее разгерметизация.
Из определенных
значений этих давлений находится
величина необходимого противодавления
в автоклаве по формуле где
рб — давление, развиваемое в банке при
стерилизации, кПа; рк.а и Рк. в — критическое
избыточное давление соответственно снаружи
и внутри банки, кПа.
Наилучшим
вариантом является такой, когда
ра=рб, однако вести процесс при этом условии
очень трудно вследствие неравномерности
температурных полей в автоклаве, неизбежных
погрешностей в измерениях температур
из-за термической инерционности измерительных
приборов и т. д. Поэтому величину противодавления
поддерживают в указанных пределах.
Режим стерилизации
должен обеспечивать определенную
степень летальности процесса, т.
е. отмирание части микроорганизмов,
способных вызвать порчу продукта,
и при этом не привести
Рис. 50. Вертикальный автоклав:
1 — корпус автоклава;
2 — термометрическая коробка
с циркуляционной трубой: 3 — продувочный
краник; 4 — сливной вентиль; б
— барботер; 6 — обратный клапан
к значительному ухудшению
органолептических показателей
продукта.
Основная задача
при установлении режима стерилизации
состоит в том, чтобы определить
такие условия нагрева, фактическая
летальность которого в отношении
микрофлоры соответствовала бы
необходимой летальности процесса
стерилизации.
Любой режим
стерилизации, полученный в результате
правильного научного подхода
к его расчету и проверенный
в производственных условиях, не
может гарантировать предупреждение
порчи консервов, если были
нарушены санитарно-гигиенические
требования к производству и
условия технологического процесса.
Поэтому надежность процесса
стерилизации зависит также от
организации производства, технического
состояния оборудования и соответствующих
служб предприятия (тепло- и
энергохозяйство, водообеспе-чение
ИТ. п.).
Аппараты периодического
действия. Наиболее широкое применение
для стерилизации консервов в
стеклянной и металлической таре
в СССР при температуре выше
100 °С получили автоклавы периодического
действия вертикального типа. Они выпускаются
двух- и четырехкорзиночными.
Автоклав (рис.
50) представляет собой цилиндрический
резервуар со сферическими дном и крышкой.
Аппарат оборудован устройствами для
подачи внутрь воды, пара и снятого воздуха.
В низу резервуара имеется вентиль, через
который спускаются отработавшая вода
и конденсат. Крышка автоклава прижимается
к корпусу через уплотнительную прокладку
и зажимается кольцевым зажимом.
Процесс стерилизации
консервов в автоклаве периодического
действия осуществляется следующим
образом. Корпус аппарата с
открытой крышкой заполняется
водой, которая подогревается
острым паром, подаваемым в
массу воды через барботер, до
температуры на 10—20 °С выше температуры
продукции, направляемой на стерилизацию.
В подогретую воду электроталью опускаются
корзины со стерилизуемой продукцией.
Затем крышку закрывают, зажимают замок,
создавая герметичпость, и открывают паровой
вентиль.
В стеклянных
банках стерилизация проводится
в воде, при этом противодавление
создается паром или сжатым
воздухом. Скорость подъема температуры
воды составляет 3—4 °С в 1 мин. При работе
с водяным избыточным давлением под крышкой
автоклава оставляют слой воздуха. При
конденсировании пара объем воды увеличивается,
чем создается избыточное давление внутри
автоклава. При создании противодавления
сжатым воздухом последний подается в
автоклав от системы сжатого воздуха давлением
0,3—0,4 МПа. После подогрева воды до температуры
стерилизации осуществляют поддержание
ее на постоянном уровне путем регулирования
подачи пара и спуска воды. После окончания
выдержки продукта при заданной температуре
начинают его охлаждение. Этот процесс
осуществляют осторожно, чтобы избежать
срыва крышек и термического боя банок
с продуктом. Охлаждающая вода подается
через барботер под крышкой автоклава,
и при этом холодная вода не должна попадать
на горячие банки. Для этого спуск воды
из автоклава регулируется таким образом,
чтобы банки всегда полностью находились
под водой. Скорость снижения температуры
должна составлять 2—3°С в минуту. Конечная
температура воды 35—40 °С. При охлаждении
постепенно снижается давление в автоклаве
до атмосферного.
Автоклав имеет устройство,
предупреждающее возможность открытия
крышки при наличии некоторого избыточного
давления внутри автоклава. Это необходимо
в соответствии с требованиями техники
безопасности.
При паровой
стерилизации продукции, преимущественно
фасованной в металлические банки,
процесс проводят следующим образом.
Корзины с
продукцией загружаются в пустой
автоклав, и после герметизации
крышки внутрь автоклава подается
пар. При этом в крышке автоклава
открывают продувочный вентиль
для спуска воздуха. Вытеснение
воздуха осуществляют примерно
в течение 10 мин до тех пор,
пока из продувочного крана
не пойдет обильная струя пара.
Закрыв продувочный кран, начинают
постепенный подъем давления
и температуры внутри автоклава.
Достигнув температуры стерилизации,
подачу пара почти прекращают
и слегка спускают конденсат.
После выдержки продукции при
температуре стерилизации подачу
пара полностью прекращают. Путем
открытия продувочного крана
и спускного вентиля давление
внутри автоклава снижается. С
целью предупреждения деформации
банок сброс давления проводят
медленно. После достижения давлением
величины, равной атмосферному, крышку
открывают и охлаждают банки орошением
холодной водой до температуры 40 °С.
Охлаждение
банок можно провести другим
образом. После прекращения подачи
пара в конце периода собственно
стерилизации внутрь автоклава
подают сжатый воздух, повышая
давление на" 49—78 кПа. Затем
в автоклав подается холодная
вода под давлением. Вследствие
этого пар быстро конденсируется,
что приводит к резкому сбросу
давления. Давление сжатого воздуха
должно скомпенсировать возникшее
внутреннее давление в банке.
При постепенном охлаждении банок
производят постепенное снижение
давления воздуха и воды. При
достижении давления, равного атмосферному,
крышку открывают и производят разгрузку
автоклава.
Контроль и
регулирование температуры в
процессе стерилизации осуществляются
автоматически. Для этой цели
используется программный регулятор
температуры ПРТ-2 и программный
регулятор давления РДУ.