умк. Учебнометодический комплекс мдк 03. 02. Технология производства копченых изделий и полуфабрикатов профессионального модуля

• Название: Учебнометодический комплекс мдк 03. 02. Технология производства копченых изделий и полуфабрикатов профессионального модуля
• Дата: 10.10.2019
• Размер: 1.98 Mb.
• Имя файла: umk_mdk_03.02.docx
• Тип: Учебно-методический комплекс; #89471
• страница: 11 из 14

), а также от коэффициента заполнения банки и степени увеличения объема тары вследствие теплового расширения материала и вспучивания концов банок.

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 ⁰С.

Период времени, необходимый для снижения давления в аппарате (величина С), регламентируется технологическими инструкциями, зависит от вида, типа, размеров банки и тем­пературы стерилизации и составляет в среднем 20-40 мин. Необоснованное сокращение периода снижения температуры и давления в автоклаве приводит к образованию дефектов ба нок («птичек», «хлопуш» и г. д.).

Вопрос сокращения длительности цикла стерилизации частично может быть решен за счет использования стерилизато­ров непрерывного действия, например гидростатических, в которых отпадает необходимость предварительного прогрева ап­парата, две величины (А +В) образуют одну (В'), и формула стерилизации приобретает вид (В'+C)/T. Применительно к аппаратам периодического действия значение Т зависит от ви­да консервируемого продукта. Величины А и С являются постоянными для данного автоклава и типа консерва. Таким об­разом, основная задача при расчете формулы стерилизации заключается в определении величины В как функции перемен­ной температуры в центре банки в период отмирания микро­флоры.

Определение форму л ы с т е р и л и з а ц и и по величине стерилизующего эффект а. Используя в качестве критерия эффективности стерилизации степень инакти­вации микроорганизмов, формулу стерилизации определяют практическим, аналитическим и графическим методами.

В соответствии с практическим методом (методом заражения) в консервируемое сырье вводят определенное ко­личество наиболее распространенного, термоустойчивого вида бактерий и при постоянных значениях А, С и Т, изменяя про­должительность В в широком диапазоне, определяют опытным путем (по степени инактивации микрофлоры) необходимый ре­жим стерилизации. Данный метод трудоемок, дает большую ошибку.

При использовании аналитического и графического мето­дов перед расчетом задаются следующими теоретическими предпосылками:

споры микроорганизмов начинают отмирать в консерве при достижении температуры (в центре банки) в 100 ⁰С, причем их инактивация происходит в течение всего периода воздействия повышенных температур;

скорость отмирания спор зависит от температуры нагрева;

общий эффект отмирания представляет собой сумму отдель­ных, достигаемых в каждой точке термограммы (при темпера­турах выше 100 ⁰С) стерилизующих эффектов;

Сущность аналитического метода заключается в установлении зависимости между температурами в автоклаве и в центре банки, на основе чего коррелируют режимы рабо­ты автоклава и условия отмирания микроорганизмов в консерве. Использование аналитического метода возможно лишь при условии прогрева консервов путем теплопередачи, когда зави­симость между логарифмом разности температур в автоклаве и временем нагрева выражается прямой линией. Практическое применение аналитического метода требует определения зна­чений некоторых величин, входящих в расчетную формулу, экс­периментальным путем.

Наиболее распространен и точен графический метод расчета формулы стерилизации, основанный на построении термограммы стерилизации консерва (по центральной зоне), определении полученного общего эффекта инактивации спор (F_ЭФФЕКТ) и сопоставлении последнего с нормативным расчет­ным эффектом (F₀). Понятие стерилизующего эффекта было введено в консервное производство для приведения равных ре­жимов к единому сравнимому показателю, представляющему интегральный эффект от действия температуры и продолжи­тельности стерилизации. Стерилизующий эффект (Fэффект) - это показатель надежности режима стерилизации консервов, выраженный в минутах, при определенной (условной) темпе­ратуре. В качестве условной принята температура 121,1 ⁰С (250 ⁰F).

Таким образом, под F_ЭФФЕКТ данного режима понимают продолжительность абстрактного равноценного режима стерилизации, проводимого при условии, что содержимое банки мгно­венно прогревается от исходной температуры до 121.1 ⁰Си выдерживается при этой температуре в течение данного времени, после чего температура немедленно снижается.

В соответствии с изложенными принципами расчет произ­водят следующим образом.

На первом этапе задаются постоянными значениями А, С и Т экспериментальной (предполагаемой) формулы стерилиза­ции, вместимостью и формой банки, видом продукта, типом преобладающей в сырье микрофлоры, ее начальной и конечной (допустимой для готового консерва) концентрацией. Величину В устанавливают произвольно. В центральную зону продукта вводят термопару и, осуществляя работу автоклава по исследуемой формуле стерилизации, через определенные интервалы времени (обычно 5 мин) регистрируют изменение температуры в консерве и строят термограмму. При этом каждому участку термограммы (лежащей выше 100 ⁰С), характеризуемому зна­чениями температуры и продолжительности, будет соответствовать определенный стерилизующий эффект.

Общий эффект стерилизации спор (Fэффект) для экспериментальной формулы стерилизации представляет собой сумму элементарных стерилизующих эффектов, достигаемых вкаждой точке кривой нагрева и охлаждения консервов.Графически величина F_ЭФФЕКТ на термограмме выражена площадью, в зо­нах температур выше 100 ⁰С и состоящей из элементарных площадей-трапеций. Рассчитав площадь каждой трапеции и, определив их сумму, можно найти величину F_ЭФФЕКТ. Допуская некоторую погрешность и используя формулу приближенного интегрирования по методу прямоугольников, находят значение эффекта стерилизации.
F_{ЭФФЕКТ =} К_F d = y₁K_F1 + y₂K_F2 +…y_nK_Fny(K_F1 + K_F2 + K_Fn) (1.3)
где F_ЭФФЕКТ – эффект стерилизации, К_F — высота прямоугольников; d- основание прямоугольника, равное интервалу времени замера температуры (y=5 мин), у - продолжительностьдействия на микроорганизмы данной температуры, мин.

Определение величины площади F_ЭФФЕКТ. еще не дает воз­можности оценить степень стерилизующего действия каждого участка термограммы (различающихся по значениям температуры) и режима в целом, а нуждается в аналитическом пе­рерасчете реальных времени и температуры к времени дейст­вия эталонной температуры. В качестве эталонной температуры микробиологи всех стран мира принимают температуру 121,1 ⁰С, что соответствует 250 ⁰F. Следовательно, перерасчет заключается в установлении F-отрезка 121,1 градусного времени, эк­вивалентному по действию на микроорганизмы отрезку време­ни при любой данной температуре. Перерасчет осуществляют с помощью коэффициента приведения Kf. Значение коэффици­ента приведения фактического времени отмирания спор в каж­дой точке термограммы (при температурах обычной стерили­зации в интервале от 100 до 120-125 ⁰С) к времени стери­лизации при эталонной температуре (121,1 ⁰С) определяют пи формуле (1.6):
K_F = 1/10^{(121,1- t)/z}, (1.4)
где K_F– коэффициент приведения, t —температура в момент измерения, ⁰С; z— параметр, характеризующий устойчивость выбранной тест-культуры к нагреву, ⁰С.

Ранее при рассмотрении кинетики снижения микробиологической обсемененности пищевых продуктов под воздействием температур различного уровня было показано, что величину zнаходят по углу наклона кривых отмирания в «полулогариф­мических ординатах» температура - время отмирания. Экспе­риментально установлено, что величина z составляет для Cl. botulinum 10 ⁰C, Cl. sporogenes - 9,5 ⁰С, термофильных бак­терии - 10 ⁰С.

Принимая во внимание, что в формуле расчета значении переводных коэффициентов Kfдля данного вида микроорга­низмов величина zостается постоянной, при определениях К_Fможно пользоваться справочными таблицами.

По приведенным коэффициентам Kf рассчитывают стерили­зующий эффект на термограмме
F_{ЭФФЕКТ =} yK_F , (1.5)
где F_ЭФФЕКТ - стерилизующий эффект, y – продолжительность действия на микроорганизмы данной температуры, мин, K_{F –} коэффициент приведенияфактического времени отмирания спор в каждой точке термограммы.

Обычно усоответствует 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 проведения расчета условно принимают температуру каждого участка постоянной и рав­ной величине, среднеарифметической граничным точкам от­резка.

Определив величины переводных коэффициентов K_Fдля каждого участка термограммы abed, суммируют их значения и, умножив сумму на равновеликий отрезок времени, получают значение стерилизующего эффекта данного режима (в услов­ных минутах):
F_ЭФФЕКТ = yK_Fn , (1.6)
где F_ЭФФЕКТ - стерилизующий эффект данного режима, условные минуты, y – продолжительность действия на микроорганизмы данной температуры, мин, K_Fn – коэффициент приведения.

Рассчитанная величина F_ЭФФЕКТ показывает продолжитель­ность некоторого абстрактного стационарного режима тепловой обработки, при котором содержимое банки с самого нача­ла процесса нагревается до температуры 121,1 ⁰С и выдержи­вается при этой температуре в течение расчетного времени, после чего немедленно охлаждается. Для определения степени избыточности или недостаточности стерилизующего эффекта экспериментального режима (формулы стерилизации) необхо­димо сопоставить значение полученного F_ЭФФЕКТ с теоретически необходимым при этой же эталонной температуре.

В связи с этим на втором этапе расчета, пользуясь данными опыта, определяют величину требуемого нормативного стери­лизующего эффекта F_o. В основе расчета лежат следующие теоретические положения.

При постоянной температуре стерилизации скорость отми­рания спор какой-либо определенной культуры является функ­цией их концентраций и может быть описана выражением – (dB/d) = KB, которое после интегрирования принимает вид:
lg (B/b) = K, (1.7)

где В - начальная концентрация спор и 1 г сырья, К - коэффициент ско­рости отмирания спор, зависящий от характеристики среды, степени неустой­чивости данной культуры к температурному фактору, выбранной температу­ры собственно стерилизации, мин-¹; b- конечная концентрация спор в 1 г продукта; — продолжительность воздействия температуры, мин.

Обозначив фактор скорости 1/Kчерез коэффициент Dмож­но записать уравнение как:
lg (B/b) = /D(1.8)
Установлено, что в полулогарифмических ординатах коэф­фициент Dсоответствует 1/tg (где - угол наклона прямой выживаемости спор при данных 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 какой-либо оп­ределенной температуры.

Экспериментально найдено, что величина Dпри эталонной температуре 121.1 ⁰С (250 ⁰F) составляет для:

CI. botulinum 0,24 мин

CI. sporogenes 1,0 - 1,7 мин (в говядине)

Cl. sporogones 1,83 мни (в свинине)

Термофилов 2,0 - 4,0 мин

При этом чем выше рН среды и температура стерилизации, тем большее абсолютное значениеD.

Зная уровни начальной и конечной (требуемой) микробио­логической обсемененности продукта, а также значение Dдля 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:
F₀ = D_121,1 lg(B/b), (1.9)
где F₀ – продолжительность процесса стерилизации, мин.

Величина F_oпоказывает необходимую продолжительность процесса стерилизации продукта при постоянном воздей­ствии температуры 121,1 ⁰С. При этом остаточная концентра­ция микроорганизмов в консерве будет составлять заданный уровень b. Принимая во внимание возможность ошибки при определении исходной обсемененности b, а также колебании в значениях рН, содержании жира и других технологических факторах, и с целью обеспечения минимального уровня конеч­ной микрофлоры, в расчетной формуле предусматривается ве­роятность отклонении в начальной концентрации спор на два порядка (в 100 раз).
F₀ = D_121,1[lg (B/b) + 2], (1.10)

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 сопоставляют величины эффек­тивного (фактического) и нормативного (расчетного) стерили­зующих эффектов, приведенных к единой температуре 121,1 ⁰С, и корректируют экспериментальный режим стерилизации.

В случае F_ЭФФЕКТ > F₀продолжительность стерилизации в изучаемой формуле чрезмерна и избыточный стерилизующий эффект составляет

F^,_X = F_ЭФФЕКТ - F₀, (1.11)

При условии.F_ЭФФЕКТ < F₀ время нагрева недостаточно для обеспечения необходимого уровня стерильности на величину
F^,,_X = F₀ - F_ЭФФЕКТ, (1.12)
Избыточное (пли недостаточное) время собственно стери­лизации находят по формуле:
Y_X = F_X10^{(121,1 – T)/Z}, (1.13)

где Y_X– время стерилизации, мин, F_X - избыточный (или недостаточный) по сравнению с нормативным стерилизующий эффект, мин, Т – температура собственно стерилизации ис­следуемого режима нагрева, ⁰С, z— параметр, характеризующий устойчи­вость тест-культуры к нагреву, ⁰С.

На заключительном этапе уточняют продолжительность пе­риода собственно стерилизации в выбранной формуле. При этом в случае F_ЭФФЕКТ > F₀формула стерилизации будет, иметь вид:

[A + (B-y_X) + C]/T, (1.14)

а при F_О > F _ЭФФЕКТуточненная формула стерилизации превра­тится в

[A + (B + y_X) + C]/T (1.15)

Таким образом, научно обоснованной формулой стерилиза­ции является такая, фактическая летальность которой равна или несколько выше требуемой.

Пользуясь понятием F _ЭФФЕКТи соответствующими методами расчета, можно количественно судить об эффективности раз­личных режимов стерилизации консервов и оценить целесооб­разность использования ряда традиционно установленных фор­мул стерилизации, что создает предпосылки к повышению ка­чества консервированных мясопродуктов и снижению энерго­емкости производства. Знание величины F _ЭФФЕКТпозволяет прогнозировать степень стабильности готовой продукции при хранении.

Техника стерилизации. Противодавление искусственно соз­дают внутри аппаратов во избежание нарушения целостности консервов в процессе стерилизации вследствие образования в банках избыточного давления. Величина избыточного давления зависит от вида консерва, содержания в нем воды, воздуха, газов, объемного расширения продукта в процессе нагрева.

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.

С т е р и л и з а ц и я в эл е к т р о м а г н и т н о м поле т о к а м и в ы с о к о й ч а с т о т ы (Т В Ч) и сверх в ы с о к и х частот (СВЧ).При нагревании продукта в поле ТВЧ(10³-10¹⁰ Гц) и СВЧ (433, 915, 2450 МГц) воздействие тепла на микроорганизмы происходит в результате образования теп­ла в самом содержимом клеток под действием переменного электромагнитного поля. Поэтому при нагревании продукта в поле ТВЧ и СВЧ микроорганизмы отмирают быстрее. В част­ности, стерильное мясо можно получить при нагревании до температуры 145 ⁰С в течение 3 мин, тогда как обычная стери­лизация производится в течение 40 мин при температуре 115-118 ⁰С. Одновременно ТВЧ и СВЧ-нагревы обеспечивают сохранность пищевой ценности продукта.

Следует отметить, что ТВЧ и СВЧ-обработка приемлема для продуктов, упакованных в стеклянную или полимерную тару.

Стерилизация ионизирующими излучениями К ионизирующим излучениям относят катодные лучи - поток быстрых электронов, рентгеновские лучи (частота 10¹⁸ -10¹⁹ Гц) и гамма-лучи (10²⁰ Гц). Ионизирующие излучения обладают высоким бактерицидным действием и способны, не вызывая нагрева продукта, обеспечить полную стерилизацию.

Из радиоактивных излучений практическое значение имеют гамма-лучи, имеющие большую проникающую способность. Продолжительность стерилизации ионизирующими облучения­ми - несколько десятков секунд. Герметическая упаковка консерва может быть любого вида. Однако высокая интенсивность облучения приводит к изменению составных частей мяса. Кро­ме того, учитывая то обстоятельство, что после ионизационной обработки продукт внутри банки остается сырым, необходимо вслед за стерилизацией довести его до состояния кулинарной готовности одним из обычных способов нагрева.

С т е р и л и з а ц и я горяч и м в о з д у х о м. Способ при­емлем для использования в горизонтальных конвейерных или коаксиальных стерилизаторах, в которых банки передвигаются цепным транспортером при одновременном вращении вокруг своей оси либо катятся по направляющим через все зоны аппа­рата (прогрев - стерилизация - охлаждение). Горячий воздух температурой 120 ⁰С циркулирует в стерилизаторе со скоростью 8-10 м/с. Данный способ дает возможность повысить тепло­передачу от греющей среды консерву, снизить вероятность перегрева поверхностных слоев продукта. При этом перепад между температурами стенки и центра банки составляет 1-3 ⁰С.

Стерилизация в аппаратах перио д и ч е с к о г о действ и я. 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 стерилизационном отделении автоклавы устанавливают группами и для создания поточности в работе, организации загрузки и выгрузки корзин над автоклавами монтируют тельферный путь, соединяющий цех фасовки, отделения автоклавное и сортировки.

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. При укладке банок в автоклавные корзины следует учитывать, чго консервы, содержащие желе, необходимо помещать крышками вниз и в таком виде стерилизовать, охлаждать и хранить. Жир, выплавленный из продукта при стерилизации, в таком случае собирается на донышках банок, что способствует улучшению органолептики готовой продукции.

Несмотря на постоянное совершенствование конструкций, периодически действующих автоклавов, механизацию и автома­тизацию некоторых операций, основными их недостатками являются большая неравномерность температурного поля, трудоемкость операции по его обслуживанию, низкий уровень эффек­тивности использования воды и пара, периодичность работы.

Однако в автоклавах в силу их высокой маневренности можно вырабатывать одновременно широкий ассортимент изделий и быстро переходить с одного вида продукции на другой.

В настоящее время наиболее рациональным считается стерилизация методом высокотемпературного кратковременного нагрева с применением вращения банок (в одну сторону, по­переменно в разные стороны, осевое вращение, вращение с до­нышка па крышку), что обеспечивает сокращение длительности процесса тепловой обработки и дает возможность сохранить ка­чество исходного продукта.

В стерилизаторах-полуавтоматах «Ротомат» и «Атмос» кон­сервы стерилизуют в специальных корзинах, вращающихся или качающихся вокруг горизонтальной оси.

С т е р и л и з а ц и я в аппаратах н е п р е р ы в н о г о д е й с т в и я. 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. Эти аппараты башенного типа, имеющие значительную высоту, но занимаю­щие относительно небольшую площадь производственного помещения.

В гидростатических стерилизаторах длина участков конвей­ера в зонах подогрева и охлаждения одинакова, поэтому фор­мула стерилизации имеет симметричный вид А—В—А. Скорость движения конвейера изменяется в зависимости от времени соб­ственно стерилизации. Температура стерилизации поддерживается в результате регулирования положения уровня воды в ка­мере стерилизации.

Гидростатический стерилизатор работает следующим обра­зом. Банки загружают в банконоситель бесконечного цепного конвейера, который подает их в шахту гидростатического (водя­ного) затвора-шлюза. После прогрева банки поступают в ка­меру парового стерилизатора, нагреваются до 120 ⁰С и попадают в зону водяного охлаждения, где температура консервов падает до 75-80 ⁰С. Выйдя из гидростатического затвора, байки посту­пают в камеру дополнительного водяного охлаждения (40-50 ⁰С), после чего консервы выгружают из стерилизатора.

Особенностью пневмогидростатического стерилизатора «Хулистер» является наличие ванны предварительного охлаждения, обе секции которой заполнены водой. В нижней части этой ванны давление воды достигает 2,5-10⁵ Па, плавно уменьшаясь на выходе до 2,2-10⁵ Па. Температура и давление в ваннах стерилизатора регулируются индивидуально.

При использовании стерилизаторов непрерывного действии отпадает необходимость предварительного прогрева аппарата, полому две величины формулы стерилизации А и В образуют: одну В' и она приобретает вид (В'+С))/Т.