Интенсификация процессов стерилизации и пастеризации консервов Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

L, M.i'2

т|.ипь-|Г ч :;т" |'

иелта*--i.uv :р je

j jlxü

i'IIUCüV RI:" 1'л!-|-."nCL'l FP-

ir.-iri П -■ П pn

L-. IM

: ■. J L'L'M

Т.. MUL7

Г.-! T'L .rhrm::~h Гостей .vjM'.v

! IVlL.LOfl

i :.!ilIl'I l!

Т»Ч’ТЙ

гчонпс

j:;lrMOC-

f

/J

/

!/; г j

1 i

i '

■.H

.V

I

i v | :i | ■ "I :ü-

H *■'=

IK-ViT -Ul'1T4 ■

.1 j'ü'iUji

или: иь

11. TLlI 4i-’.l T1Ö"

I и | ■ V f-. Г

l"kL!.:! L'.ri , ■: i LHjiv-i ■■■■■;VI-■V; rr,^. ;■ IT

'C,

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 1, 1992 -

зывается на химическом составе готовых изделий, влажность мякиша булочек — 42%, кислотность — 2,2°Т.

По предварительным подсчетам, предлагаемая технология производства дрожжевого теста позволяет повысить производительность труда бригады пекарей на 50%.

Выводы

Предварительная в течение 15—20 с обработка дрожжевой суспензии магнитным полем напряженностью 0,1 — 0,3 Тл способствует интенсификации процесса брожения (на 20—28%) и повышает качество дрожжевого теста и готовых изделий.

ЛИТЕРАТУРА

]. Кузьминский Р. В., С т р е б ы к и и а М. Г.

и др. Использование дрожжей с высокой мальтаз-

ной активностью ^/Хлебопродукты. — 1989. — № 2. — С. 35.

2. Д р о б о т В. И. Использование нетрадиционного сырья в хлебопекарной промышленности. — Киев, 1988.

3. Д р о б о т В. И. Повышение качества хлебобулочных изделий. — Киев: Техника, 1984.

4. Глушко Н. А., Назаров H. И. Влияние магнитной обработки на активацию и сохранность дрожжей //Изв. вузов, Пищевая технология. —■ 1976. — Л? 6. — С. 83.

5. А. с. 814311 (СССР). Способ приготовления теста /Окилов X., Худайшукуров Т. А. — Опубл. в Б. И. — 1981. — № 11.

6. Ауэрман П. Я. Технология хлебопекарного производства. — М.: Пищ. пром-сть, 1966.

Кафедра процессов, аппаратов и автоматизации пищевых производств

Кафедра технологии продукции предприятий общественного

питания Поступила 04.10.90

664.8.036.2/.3.004.15

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ СТЕРИЛИЗАЦИИ И ПАСТЕРИЗАЦИИ КОНСЕРВОВ

М. С. МУРАДОВ Дагестанский политехнический институт

В настоящее время известны различные методы достижения промышленной стерилизации консервов, однако при сравнительной оценке этих методов можно сказать, что метод тепловой стерилизации остается более эффективным. Это наиболее сложный и важный технологический процесс, от правильности ведения которого в конечном итоге зависит качество готовой продукции.

Анализ исследований [1, 2, 3] показывает, что при кратковременной стерилизации при повышенных температурах пищевая ценность консервов лучше сохраняется. В связи с этим вопросы управления процессом стерилизации, интенсификации его, улучшения качества, стерилизованной продукции, которые основываются на законах термобактериологии и теплофизики, являются актуальными.

В основе тепловой стерилизации пищевых продуктов лежит летальное (губительное)

действие нагрева на микрофлору, однако

пока полной ясности относительно процессов, которые происходят в микробной клетке,

нет [4].

Обобщая современное состояние вопроса об отмирании микроорганизмов под воздействием тепловой энергии, можно сказать, что пока отсутствует математическая модель, достаточно точно описывающая данный процесс [5]. Поэтому в инженерной практике

пользуются приближенным методом математического анализа данных микробиологических исследований и теплофизических измерений [6]. Фактическая летальность .определенного

режима стерилизации консервов определяется по формуле: г ь

Ьт2= | 1тс1т = тр (1т1-Ь1т2+ 1тп), (1)

а *

1Т--1С1

г

где Тд — температура продукта в наименее прогреваемой точке в момент замера;

Тэ — эталонная температура;

г — разность температур, константа,

характеризующая вид микроорганизмов;

Гр — равные промежутки времени, по прошествии которых производят замеры температуры в наименее прогреваемой точке банки.

Хотя этот метод приближенный, он все же позволяет: учесть фактическую летальность различных режимов стерилизации; установить, достаточен ли данный режим или нет, происходит ли по данному режиму пере-стерилизация продукта; установить новые более сокращенные режимы при повышенных температурах, при которых достигается требуемая летальность.

Математический метод расшифровки и разработки режимов стерилизации консервов полностью себя оправдал и в настоящее время является действенным средством изыскания научно обоснованных и надежных режимов стерилизации консервов.

Следующим важным вопросом в области тепловой стерилизации пищевых продуктов

является интенсификация процесса. Поскольку речь идет об интенсификации теплового

процесса, то необходимо выяснить факторы, определяющие данный процесс, которые выражаются с позиции регулярного теплового режима формулой [6]:

-Т„

1 д-

(2)

Та—Тк

При анализе этого выражения видно, чтц для сокращения продолжительности процесса стерилизации необходимо снижать постоянную термической инерции {п, повысить начальную температуру продукта Т., и температуру стерилизации ТА. Сокращение продолжительности процесса и повышение качества стерилизованной продукции достигается и асептическим консервированием.

В мировой практике имеются следующие основные направления в развитии способа асептического консервирования: с использованием мелкой потребительской тары, бочек и других транспортируемых контейнеров, а также цистерн; асептическое консервирование с последующим хранением продукта в крупных стационарных резервуарах.

Из этих направлений все более широкое применение находит асептическое консервирование жидких и пюреобразных продуктов с последующим хранением их в виде полуфабрикатов в крупных стационарных резервуарах. По литературным данным, экономическая эффективность от внедрения асептического метода консервирования томата-пасты по сравнению с хранением в банках № 15 и в бутылях 1—82—10 000 составляет на 1 т около 35—45 руб. Кроме того, во ВНИИКП и СПТ проведено технико-экономическое сравнение расфасовки полуфабрикатов томата-пасты и фруктовых соков в местах потребления с перевозкой их в цистернах. Суммарный экономический эффект от внедрения перевозок томата-пасты асептического хранения в железнодорожных цистернах с расфасовкой в местах потребления составит 95.6 руб. на

1 т [7].

Таким образом, асептический метод позволяет повысить эффективность производства и совершенствовать организацию труда в нем, однако его нельзя использовать для консервирования мясных, мясорастительных и других гетерогенных консервов.

В настоящее время процесс стерилизации консервов в банках в основном осуществляют в автоклавах, которые были предложены в 1874 г. Хотя в современном автоклаве автоматизированы контроль и регулировка температуры и давления, улучшена система подвода пара и воды, все же остается главный недостаток — периодичность в работе. Кроме уменьшения производительности аппарата, это приводит к понижению температуры продукта в банках перед стерилизацией, так как интервалы времени между наполнением банок и загрузкой их в автоклав даже для хорошо организованного производства или технологической линии бывают более 20—30 мин.

Температура консервов при этом падает на 10°С и более, что приводит к ухудшению качества готовой продукции и снижению экономических показателей.

При стерилизации в автоклаве консервы прогреваются неравномерно. Так, нами установлено. что при стерилизации компотов из абрикосов, слив и персиков в банках № 13 консервы, находящиеся в верхней сетке автоклава, прогревались быстрее, нежели в нижней сетке, и разница температур составляла б—8°С, а температура греющей среды в различных точках автоклава отличалась па 10—12°С. Кроме того, при стерилизации консервов в автоклаве при неподвижном состоянии банок продукт в периферийных слоях нагревается быстрее, чем в центре тары, что также приводит к неравномерности тепловой обработки.

При стерилизации консервов в автоклаве предложено использовать такие критерии, как коэффициенты крайней К,. „ [81. местной Кмя и общей К ,6 п неравномерности тепловой обработки [9].

Коэффициент К,;!, характеризует степень неравномерности тепловой обработки консервов, обусловленной неподвижным состоянием банки, и представляет собой отношение фактических летальностей данного режима, достигаемых продуктами периферийного и центрального слоев:

Р пер

К к н =

(3)

При стерилизации сока томатного в банках № 13 в автоклаве по действующему режиму

18,7

Кк п достигает Кк

1.2

15, т. е. сок пе-

риферийного слоя в 15 раз перестерилизует-ся относительно продукта в центре банки.

Коэффициент Км.н характеризует степень неравномерности тепловой обработки консервов, обусловленной местом расположения банки внутри автоклава, и представляет собой отношение фактических летальностей данного режима стерилизации для продукта в центре банок, расположенных в крайних сетках автоклава:

К„н =

Рі

Ь

(4)

где їїі, Гг

фактическая летальность режима, достигаемая продуктом в банке соответственно в верхней и нижней сетках.

При стерилизации в банке № 13 компота из абрикосов Км н достигает 1,5—2.

Коэффициент Коб н характеризует степень общей неравномерности тепловой обработки

II объединяет величины Ккн и Км Н:

Коб н — Кк н Км н

(5):

Коэффициент Коб н представляет собой отношение фактических летальностей режима, достигаемых продуктом периферийного слоя

Ої.і:-:к г 1 П г !• її По И'.і

г(11 ■=■ : ч

^Тгр:і..і ^ ■ти\П-

■’> >- '•

іі

В[гещп$і;

і: у.ї,1 <

І' У/і'Ш. її

усгря^іі

;-:с

кч’.іет

ХКігц.;} :к 30 м над: л и.*і!г:::гт Сі і.гІЛ.ТІ.=! Ш.'.І ВД|

¡, 1992 з. /: м;т

II ;- Кс] --Л"-НО-

ке^к::: ч .1 у ; IИ1

л: ,з

• г* И Ь !• :П А. ¿.и,.Я Л Я

- мгн-

: , .13

•ч КС!" г*"-: и.::-, ми-

:■■! 1Ти Г.'ГГ-Г-.! . I I

лЖ“а&и II.;. л Я К

■'¡I и

* п IV:: ¡:1

:.„исть к пн ;х- ■ г-. | I: м

!■; П.1К-

тп-

ЦгН"

(3)

Ля и к ах .и;'-'-:

^ 011 ий Ь м :н V ^

Г*1 .

сШггил

1::зчи.гя ¡НС СО к'о.'ТиИ ’И'-":т

;^|1Н!К

(4)

г У'-Хф л ТО К“ Н

р репх-л:-:* I и СТС.ГСНЬ

ря;-лкк

(5):

0:'Ь ИТ-№Н:ч-.-^п

Ю L-TГ:T

ИЗВЕСТЙИ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 1, 1992 - ------ --- 51

банки в верхней сетке и центрального слоя банки в нижней сетке.

По величине указанных коэффициентов можно сразу судить, какой вид неравномерности тепловой обработки преобладает в данном аппарате для принятия мер по устранению этого недостатка.

Неравномерность тепловой обработки, естественно, снижает качество стерилизованной продукции.

К существенным недостаткам автоклава следует отнести большую продолжительность процесса тепловой обработки, которая приводит к перевариванию продукта п сниженшо пищевой ценности, а также уменьшению производительности аппарата. Кроме этого, в автоклавах расход пара и воды на единицу продукции в 5—10 раз больше, чем в аппаратах непрерывного действия.

Отмеченные недостатки в определенной степени устраняются при использовании аппаратов непрерывного действия.

В настоящее время в промышленности в основном используются роторные, конвейерные, гидростатические и ппевмогидростатичес-кие стерилизаторы. Практика эксплуатации конвейерных аппаратов показала, что, во-первых, они пригодны для стерилизации консервов в строго определенной банке и, во-вторых, наличие даже небольшого количества банок с дефектами (заусеницы, подрезки и др.) приводит к тому, что банки могут опрокидываться, разрываться и заклинивать аппарат, который может выходить из строя на определенное время. Поэтому эти аппараты не нашли широкого применения.

Стерилизаторы роторного типа получили большее распространение, однако и они могут быть использованы только лишь для стерилизации консервов в определенной банке, отличаются сложностью изготовления шлюзовых затворов, истиранием олова при треннн о направляющие. Кроме того, в них нельзя регулировать частоту вращения банок..

Более широко используются стерилизаторы гидростатического типа, предложенные инженером Карвалло. Недостатками их являются громоздкость, большие габариты и стоимость. Кроме того, в них возникают и затруднения, связанные с невозможностью обеспечить герметичность банки с продуктом в процессе стерилизации из-за большой разницы в давлениях, действующих на крышку тары изнутри и снаружи. В колонне охлаждения давление изнутри банки значительно превышает внешнее давление, особенно в начале периода охлаждения; для устранения этого недостатка высоту колонны увеличивают [5]. Для устранения этих недостатков предложено тем же Карвалло создать избыточное давление в камерах стерилизации и охлаждения при помощи подачи газа — воздуха. Таким образом возникли пневмогидростатические стерилизаторы [5]. Хотя в этих аппаратах можно стерилизовать консервы в различной таре, они все же имеют недостатки: большую

продолжительность процесса СТерПЛ1ШаЦИИ, громоздкость и сложность конструкции, а также то, что для консервов в жестяной таре постепенное изменение температуры теплоносителя нежелательно п, кроме того, в секции стерилизации находится паровоздушная среда, которая удлиняет продолжительность общею цикла процесса.

Таким образом, почти во всех стерилизаторах непрерывного действия обеспечивается высокая производительность, снижение расхода воды и пара, но качество консервов по сравнению со стерилизованными в стационарных автоклавах не повышается из-за того, что продолжительность тепловой обработки при этом почти не меняется при данной температуре стерилизации.

В настоящее время развитие метода тепловой стерилизации идет по пути повышения температурного уровня процесса и сокращения продолжительности теплового воздействия на пищевой продукт, т. е. переход к кратковременной стерилизации. В основе кратковременной стерилизации лежит знание о том, что при увеличении температуры тепловой обработки на 10°С число уничтожаемых микроорганизмов — возбудителей порчи продуктов увеличивается почти в 10 раз, а потери пищевой ценности, аромата, цвета, консистенции — в 2—4 раза [10].

Для осуществления способа кратковременной стерилизации необходимо значительно интенсифицировать процесс теплообмена между теплоносителем и продуктом в банке, что можно достичь увеличением температуры теплоносителя (греющей среды), т. е. увеличением температурного уровня процесса (температурного напора ДО. Однако при этом значительно возрастает разница температур между периферийным и центральными слоями продукта в банках, что очень отрицательно влияет на пищевую ценность и органолептические показатели стерилизованной продукции и, кроме того, при увеличении температуры греющей среды быстро увеличивается давление внутри банки, что приводит к остаточной деформации жестяной тары и срыву крышек со стеклянной. Так, при исследовании высокотемпературной стерилизации сока томатного в банках Аг° 13 (температура 170°С) последние раскрывались по продольным швам, а сок в центре не нагревался и до 100°С. Это объясняется тем, что при высокой температуре воздушного потока (170°С) периферийные слои продукта нагревались значительно быстрее, чем продукт в центре банки; соответственно температуре периферийных слоев продукта давление возрастало, что и приводило к раскрою шва банки. Поэтому использование высоких температур греющей среды в процессе стерилизации консервов возможно лишь при вынужденном перемешивании продукта, которое достигается вращением или вибрацией тары. Вращение банки значительно сокращает продолжительность процесса даже при одной и той же температуре греющей среды. Так, при стерилизации консервов в роторном аппа-

рате продолжительность процесса сокращается почти в 2 раза относительно стерилизации их в автоклаве или гидростатическом аппарате непрерывного действия.

Большое значение имеет температура стерилизации, при увеличении которой даже на незначительную величину значительно сокращается продолжительность процесса. Так, при стерилизации консервов в роторном автоклаве с частотой вращения 25 об/мип для достижения фактической летальности 15 уел. мин при температуре стерилизации 118°С продолжительность процесса составляла 42 мин, а при 128°С — всего 18 мин. Однако скорость теплопронпкновеиня в продукт зависит не только от температуры греющей среды, но и от величины частоты вращения банки. Так, при стерилизации консервов при 120°С для достижения одинаковой величины фактической летальности продолжительность процесса составляла: при стационарном состоянии банки — 70 мин; при вращении банки с частотой 10 об/мин — 14 мин; 20 об/мин — 8 мин; 25 об/мип — 6,5 мин и 50 об/мин — 6 мин.

Таким образом, с увеличением частоты вращения банки продолжительность процесса сокращается. Однако это положение справедливо до определенного предела, превышение которого опять приводит к увеличению продолжительности процесса. Так, при стерилизации сливового сока с мякотью и сахаром в банке № 13 в воздушном потоке (температура 170°С) продолжительность процесса сокращается с увеличением частоты вращения банки до п=1,8—2,0 с-’, а затем опять увеличивается [9]. Значит, для консервов существует вполне определенная величина частоты вращения, при которой достигается максимальная скорость прогрева. Это и есть оптимальная, или эффективная частота вращения банки, способ определения ее описан [9].

При оптимальной частоте вращения банки достигается не только максимум скорости прогрева продукта, но и более равномерная прогреваемость продукта периферийных и центральных слоев.

Однако при установлении оптимальной частоты вращения банки для различных консервов необходимо учитывать не только скорость прогрева продукта, но и технологические требования к готовой продукции. Так, для компотов из абрикосов, слив и алычи увеличение частоты вращения выше 0,25 с-1, хотя и приводит к возрастанию скорости прогрева, нежелательно, так как при этом возникает помутнение сиропа, связанное с тем, что при быстром вращении происходит снятие кожицы с мякотью стенкой банки с перезрелых и мягких плодов, что отрицательно

влияет на органолептические показатели стерилизованных консервов.

Кроме того, оптимальная частота вращения банки зависит от размеров банки, типа (вида) вращения, степени наполнения банки и теплофизнческих параметров продукта.

Таким образом, кратковременную высокотемпературную стерилизацию консервов, позволяющую повысить качество готовой продукции, можно осуществить только в аппаратах ротационного типа, причем для стерилизации различных консервов необходимо, чтобы конструкция аппарата позволяла в процессе тепловой обработки в зависимости от вида консервов регулировать частоту вращения банки.

ЛИТЕРАТУРА

1. Т i j s k e n s L., S с h i j v e n s E. Modelijkhe-den en beperkingen bij de verbetering van de kwaliicit van gesterilisecrdc produkten // Voedingsmiddelen — technologie. — 1976.— Bd. 9. — № 24. — P. 31—33.

2. S о I m s J., В a с h m a n n. Review of Storage and Processing //Papers Intern. Conf. Chem. World Food Supplies. — Manila, 1982. — P. 399—410.

3. Оку M ii ц у P У, Ц У kj к и X и д э с, Ц у к а д а На оси, Мм б у Хирадки. Перспективы развития технологии стерилизации //Секухин Коге. — 1984. — 27. — № 6. — С. 22—47 (Пер. с японского) .

4. Рогачев В. П., Мазохина Н. Н., Богда-

нова Н. В., Устинова М. С. Термоустойчивость микроорганизмов и разработка режимов

стерилизации консервов. — М.: ЦИНТИиище-

пром, 1968. — С. 3—26, 42—85.

5. Рогачев В. И., Б а б а р и н В. П. Стерилизация консервов в аппаратах непрерывного действия. — М.: Пищепромиздат, 1978. — С. 10—23.

6. Флауменбаум Б. Л. Основные проблемы в

области стерилизации и пастеризации пищевых

продуктов //Консервная пром-сть, ЦНИИТЭИпи-щепром. — 1976. — № 1. — С. 1—5.

7. Бибергаль В. Л. и др. Перспективы развития

и экономической эффективности асептического метода консервирования. — М.: ЦНИИТЭИпшце-

пром, 1978. — С. 4—15.

8. Флауменбаум Б. Л., В а л я в с к а я М. Е., К а у шанская Л. 3., Терлецкая Л. А.,

П и с а ч е и к о А. И. О степени неравномерности тепловой обработки консервов при стерилизации //Изв. вузов. Пищевая технология. — 1963. —

№ 2. — С. 87—92.

9. Мурадов М. С. Изыскание параметров непрерывной высокотемпературной ротационной стерилизации консервов в потоке горячего воздуха. — Канд. дне., Одесса, 1978. — С. 41 —113.

10. Fur die Praxis der Hitzekonservierung //

Fleischerei. — 1972. — Bd. 23. — № 1. — S. 10—11. . .

Кафедра технологии

и майип

Поступила 10.10.91

,■

м:.' і:, п н і jreri::.i.';i

.ЇОЛ ІГА'РІ І .'ШІСТ-'

к І !

riVIVyy

PilH Jfi и :і ^ к-и ґ'г tLvn. n'hj ■iiYTas >і rw OOl’J 0(mi;

"JiJK і :i.

XL-. .V

і'С= *пж:іи<..ґ ■■ fVili r: іЇЧПТь li^J KVYY I

Г>±± 'ii-

1=1 ■ N. V._-

- !:г.:фа

"і , U: .і

Hi'. Й

:jIJm і -hi l::a-:i: .-/Mil

Г-ГПҐ-.г I

[. l!; :.::J

H \

nvHKiin;

:: pc.vcthf <. !IOI1i*“Ri‘ T\i\y -?.T

iiPI ni l-.-

“Г;':ГС,

фОрМ sLj H7.J!: хЩ 0..=!■_ I:.; II.l.I, hHII i. [:<. К H ЯГЧОРО4і

і 'fr;. L- і iiu Д^ЯйЗї І !}■ U'-I Oi'tJJUlki ll- L-::VU;. с

■U i.'Li'.' I

l'I LIHiJ'T fF

JJC.TT; -I

I