24 августа какой праздник православный. День независимости Украины

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

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).

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).

Стерилизация в электромагнитном поле токами высокой частоты (ТВЧ) и сверхвысоких частот. Стерильное мясо можно получить при нагревании до 145°С в течение 3 мин.

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.

Стерилизация горячим воздухом. Горячий воздух температурой 120°С циркулирует в стерилизаторе со скоростью 8 - 10 м/с.

Стерилизация в аппаратах периодического действия. 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).

Условную запись теплового режима аппарата, в котором стерилизуются консервы, называют формулой стерилизации. Для аппаратов периодического действия формула стерилизации

(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.

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

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.

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.