формула стерилизации в автоклаве

Технологические схемы производства овощ. консервов

Таблица 45

Режим стерилизации консервов «Икра овощная»

Давление в стерилизационном аппарате, кПа

2. Начальная температура банок с икрой при поступлении на стерилизацию должна быть не ниже 70° С.

Таблица 46

Температура воды в автоклаве, °С

Давление в автоклаве

При подъеме температуры

* В течение всего периода собственно стерилизации.

** Охлаждение консервов до температуры воды в автоклаве 40° С ведут в течение времени, указанного в формуле стерилизации.

Из табл. 44-46 видно, что все виды овощных закусочных консервов стерилизуют при температуре не ниже 120° С. Хорошие результаты получают при повышении температуры стерилизации до 130° С, так как при этом значительно сокращается общая продолжительность процесса, благодаря чему улучшается качество продукции и увеличивается пропускная способность стерилизационных аппаратов.

Чтобы обеспечить необходимую температуру (120-130°С), стерилизацию овощных закусочных консервов осуществляют насыщенным паром или нагретой водой под давлением выше атмосферного.

При равных температурах давление в банке всегда выше давления пара в стерилизационном аппарате на величину парциального давления воздуха, поэтому чтобы не допустить деформации металлической тары или срыва крышек со стеклянной банки, в аппарате создают дополнительное давление, так называемое противодавление, при помощи сжатого воздуха или воды.

Величина этого дополнительного давления (в Па) должна быть такой, чтобы давление в стерилизационном аппарате р_а было равно или больше давления в банке р_б, уменьшенного на допустимую разность давлений Δр_б

Давление р_а в стерилизационном аппарате поддерживается за счет подачи в него сжатого воздуха или путем проведения всего процесса стерилизации и охлаждения в аппарате, полностью заполненном водой.

В первом случае давление в автоклаве создается воздухом и паром, впускаемым в аппарат для подогрева воды и банок с продуктом. Во втором случае давление внутри аппарата создается за счет увеличения объема воды при нагреве.

Оба метода поддержания давления в аппарате являются равноценными с точки зрения обеспечения герметичности. Критерием при выборе того или иного способа является безопасность работы на стерилизационном аппарате. При стерилизации с водяным давлением в случае образования неплотности в месте соединения крышки с корпусом аппарата или в каком-либо ином месте через это отверстие начнет вырываться вода под давлением, что приведет к срыву крышек со стеклянных банок и браку всей находящейся в стерилизационном аппарате продукции.

Наиболее безопасен при эксплуатации метод поддержания давления в стерилизационном аппарате сжатым воздухом.

Сжатый воздух в стерилизатор обычно подают снизу. Воздух, поднимаясь из нижней части стерилизатора в верхнюю, перемешивает воду, ускоряя передачу тепла от воды к банкам с продуктом.

Очень ответствен процесс охлаждения консервов после стерилизации. Охлаждение производят холодной проточной водой под давлением для предупреждения денатурации продукта вследствие продолжительного нагрева и развития термофильных бактерий, оставшихся живыми после стерилизации.

Известно, что большинство термофильных бактерий развивается в диапазоне температур от 38 до 82° С, но имеются термофилы, которые растут и при температуре ниже 38° С.

Чтобы создать условия, неблагоприятные для развития бактерий, консервы необходимо охладить до температуры охлаждающей воды в стерилизаторе (35-40°С). Однако банки не следует и переохлаждать (ниже 35°С), так как при этом не будет обеспечено высыхание поверхности банок и они могут покрыться ржавчиной (если на поверхности их отсутствуют защитные покрытия).

Особо строгого соблюдения режима охлаждения требуют консервы, расфасованные в стеклянные банки. Как показали исследования, термостойкость стекла значительно ниже при охлаждении, чем при нагреве. Объясняется это большой разницей в напряжениях, при которых происходит разрушение стекла. При охлаждении банок наиболее опасен период снижения температуры от температуры стерилизации до 70° С. В этом интервале температур в материале банок возникают особенно высокие напряжения, приводящие к их разрушению.

Для предотвращения боя банок при охлаждении температура в стерилизационном аппарате должна снижаться постепенно и равномерно.

При стерилизации консервов в жестяных банках насыщенным паром применяют также следующий метод охлаждения банок. После прекращения подачи пара в стерилизатор начинают повышать в нем давление на 49-78 кПа (0,5-0,8 ат) путем впуска сжатого воздуха и охлаждать банки водой, подаваемой под давлением, превышающем суммарное паровоздушное давление в стерилизаторе. После конденсации в стерилизаторе всего пара подачу сжатого воздуха прекращают. Для регулирования резко возрастающего давления в стерилизаторе по мере заполнения его водой часть воздуха из него выпускают. За это время банки охлаждаются. С прекращением подачи охлаждающей воды давление в стерилизаторе постепенно доводят до атмосферного, открывают крышку аппарата и выгружают сетки с банками. Этот способ охлаждения консервов в жестяных банках достаточно надежен и дает хорошие результаты.

Источник

Формула стерилизации

I Общие сведения

Понятие стерилизации

Консервирование продуктов – это сложный технологический процесс, включающий в себя подготовку продуктов, помещение их в герметически закрываемую тару, закатку, пастеризацию или стерилизацию и обработку готовой продукции [13].

В консервной промышленности как основной процесс для предохранения пищевых продуктов от порчи применяется тепловая стерилизация, при которой продукт в герметически укупоренной таре подвергают нагреванию для инактивации микроорганизмов [1].

Стерилизация – тепловая обработка консервов, целью которой является подавление жизнедеятельности микробов при температуре 100°С и выше, в отличие от пастеризации, которая проводится обычно при температуре ниже 100°С [1].

И так, при стерилизации консервов споры инактивируются, т.е. теряют способность к развитию, прорастанию, размножению, но попадая в благоприятные условия, они могут прорастать только лишь через 2 – 3 месяца, тогда как нестерилизованные споры прорастают через 48 часов. Хотя стерилизацией не всегда достигается стерильность консервов, но обеспечивается доброкачественность их и стойкость к хранению [11].

При стерилизации консервов основное значение имеют два фактора – температура и продолжительность ее воздействия. Однако воздействие высоких температур может вызывать изменение составных частей консервируемого продукта, что приводит к ухудшению органолептических свойств. В консервном производстве пользуются температурами стерилизации ниже 135°С (как правило, в пределах 120°С), но подбирают такую продолжительность, при которой гарантируется остаточная микрофлора не выше 1 споры на 10гр продукта [11].

Формула стерилизации

Формула стерилизации устанавливает взаимосвязь между температурой стерилизации и ее продолжительности, в зависимости от видов микроорганизмов и их спор, химического состава продукта, его консистенции и физических свойств (удельная теплоемкость, динамическая вязкость, удельная теплопроводность), кислотности среды, материала и размерности тары, начальной температуры продукта, температуры пара или воды в автоклаве, условий проникновений теплоты в банку, а также от характера движения банки [5].

Режим стерилизации в автоклавах условно выражается формулой стерилизации:

где ₁ – продолжительность повышения давления и температуры в автоклаве, мин;

₂ – продолжительность собственно стерилизации, т.е. продолжение заданной температуры стерилизации, мин;

₃ – продолжительность снижения температуры и давления в автоклаве до значений, позволяющих производить его разгрузку, мин;

t_стер – температура стерилизации, °С [7].

Продолжительность воздействия температуры, необходимая для уничтожения микробов при данной температуре стерилизации, называется «смертельным временем» [1].

Для определения смертельного времени для микроорганизмов пользуются двумя методами [9]. По первому методу консервы заражают спорами микроорганизмов наиболее термоустойчивых форм, загрязняющих продукт. Зараженные консервы подвергают различной термообработке, после чего определяют выживаемость микроорганизмов методом культивирования в термостате. На основании полученных данных, определяются время и температура, необходимые для гибели микроорганизмов.

По второму методу время стерилизации определяется математически на основе данных смертельного времени микроорганизмов при различных температурах и скорости прогревания консервов. Следует тут же отметить, что выводы математических вычислений обычно проверяют экспериментально, пользуясь первым методом.

Как видно из термограммы (рис.1.1), изменение температуры в автоклаве и продукте по времени на всех трех этапах стерилизации, отражаемых числителем формулы (1.1), неодинаково. Так, на этапах подогревания ( ₁) и

1 – изменение температуры автоклава;

2 – изменение температуры продукта в банке (начальная температура продукта в банке составляет 23°С).

Рисунок 1.1 – Температура процесса стерилизации консервов

стерилизации ( ₂) температура продукта в центре банки отстает от температуры среды в автоклаве, что требует обеспечения достаточного прогрева центральной части продукта, несмотря на перегрев периферийных слоев. На этапе охлаждения наблюдается обратная картина. Следует иметь в виду, что параметры в формуле стерилизации относятся к греющей среде аппарата, а не к продукту, находящемуся в банке [5].

Режим стерилизации устанавливают в зависимости от времени прогревания продукта до температуры стерилизации и продолжительности выдерживания его при этой температуре, которое называют смертельным или летальным временем для микроорганизмов. Продолжительность охлаждения обычно обусловливается сохранением цельности и герметичности тары [7].

По Бигелоу, предложившему математический метод стерилизации, строится полулогарифмическая кривая прогревания – охлаждения консервной банки, где время отмирания микроорганизмов откладывается на логарифмической, а температура – на линейной шкале. На этой кривой можно найти смертельное время микроорганизма доля любой температуры, применяемой для стерилизации. Скорость отмирания, для какой – либо температуры есть величина, обратная времени отмирания. Если построить кривую, аналогичную кривой прогревания – охлаждения, где температуры заменены скоростью отмирания, то получается кривая отмирания (рис.1.2).

Продолжительность процесса стерилизации складывается из следующих четырех фаз: 1)подъем температуры автоклава до определенного уровня – предварительный прогрев, А, 2) дополнительный прогрев, до того, как внутри банки установится температура стерилизации, В, 3)собственно стерилизация консервов при заданной температуре, С, и 4) выпуск пара, D.

Рисунок 1.2 Кривая скорости стерилизации консервов

На кривой III (рис. 1.2) произведение скорости на время соответствует величине заштрихованной площади. Когда площадь под кривой отмирания равна единице, считается, что процесс стерилизации является для данного микроорганизма эффективным. Этот метод вычисления времени стерилизации может быть применен только при условии, что размеры консервной банки, температура автоклава, начальная температура банки и т.п. идентичны с теми, при которых была получена кривая.

Для периодической проверки установленного режима стерилизации закладывают в каждый автоклав не менее трех контрольных банок с максимальными термометрами (в верхнем, среднем и нижнем рядах автоклава). Наиболее совершенным методом измерения температуры в центре банки является метод измерения при помощи термопары. На (рис. 1.3) показана кривая стерилизации консерва «Мясо тушеное – говядина» в банке № 1 по формуле [9]:

Рисунок 1.3 Кривая стерилизации консерва «Мясо тушеное – говядина»

Источник

Стерилизация консервов

Стерилизация консервированной продукции.

Стерилизация консервов – это тепловая обработка укупоренных консервов при температуре 100 0 С и выше (если тепловая обработка ниже 100 0 С, то это пастеризация).

Стерилизация консервов. Автоклавы периодического действия.

Формула стерилизации для автоклавов периодического действия выглядит следующим образом:

А — В — С
————— р,
t

где
А – продолжительность нагрева, мин
В – собственное время стерилизации, мин
С – время охлаждения, мин
t – температура стерилизации, 0 С
р – противодавление, атм

К консервам группы А относятся:

К консервам группы Б относятся:

К консервам группы В относятся:

Время стерилизации зависит от вида микрофлоры и кислотности консервов.

На практике используются режимы стерилизации из справочной литературы или заказываются режимы в Институте консервирования.

Так же очень важно правильно подбирать противодавление. Не правильно подобранное противодавление может привести к браку продукции – деформация жестяной банки, срыв крышек со стеклянных банок и т п.

Жестяные банки стерилизуют паром.
Стеклянные банки стерилизуют в воде.

В течении всего режима стерилизации необходимо:

Стерилизация консервов. Автоклавы непрерывного действия.

Так же стерилизацию консервов проводят в стерилизаторах непрерывного действия.
Стерилизаторы непрерывного действия состоят:

Формулы стерилизации для автоклавов непрерывного действия выглядят иначе чем формула стерилизации для автоклавов периодического действия и зависят:

Режимы стерилизации для таких автоклавов разрабатываются с учетом технических характеристик автоклава непрерывного действия.

Режимы стерилизации. Контроль.

Режимы стерилизации должны контролироваться производственной лабораторией в ОБЯЗАТЕЛЬНОМ ПОРЯДКЕ.

Режимы стерилизации записываются на бумажный носитель (картограммы) или на электронный носитель.

Работник лаборатории (ответственный за контроль режимов стерилизации) обязан один раз в сутки проверить правильность режимов стерилизации на бумажном или электронном носителе. В случае обнаружения отклонений, немедленно поставить в известность начальника лаборатории.

Дополнительно для контроля температуры стерилизации можно использовать индикаторную ленту – это липкая лента свернутая в рулон. На индикаторной ленте нанесены полоски, которые при достижении температуры стерилизации меняют окраску.

При покупке индикаторной ленты, уточняйте температуру при которой индикаторная лента должна изменить окраску. Кусочек липкой ленты приклеивают на банку до стерилизации – по изменению окраски делают заключение:

Так же использование индикаторной ленты позволит Вам недопустить пересортицу стерилизованной и не стерилизованной продукции.

Периодически необходимо проверять время нагрева, стерилизации и охлаждения по секундомеру. Проверяет работник лаборатории (ответственный за контроль режимов стерилизации) с записью в журнале.

Источник

Понятие о формуле стерилизации

Условная запись теплового режима стерилизаторов периодического действия называется формулой стерилизации:

, где

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 (F₀).

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:

где

k₁ – 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.

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.

Продолжительность нагрева, мин y=5 мин	Температура в центре банки. °С	Средняя температура в центре банки за период y, °C	КF
93
0.0049
0,0246
0.0775
И т.д.

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 F₀ 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)

(7)

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>F₀ продолжительность стерилизации в изучаемой формуле чрезмерна и избыточный стерилизующий эффект составляет

(8)

При условии F_эффект F₀ формула стерилизации будет иметь вид

Где В – начальная концентрация спор в банке; F_эффект – фактическая летальность режима стерилизации, усл.мин; D_121,1 – константа термоустойчивость, усл.мин.

Источник