4.2. Стерилизация

Назначение и сущность процесса стерилизации заключается в уничтожении всех видов микроорганизмов, в том числе и их спор. В пищевой промышленности и общественном питании стерилизацию применяют при производстве консервов, стойких в хранении продуктов. Осуществляется стерилизация различ­ными путями. Основным из них является тепловая стерилиза­ция за счет нагрева продукта до высоких температур. Так же как и при пастеризации, в стерилизации существует зависи­мость между температурой нагрева продукта и продолжитель­ностью выдержки. Кроме того, иногда применяют так назы­ваемую дробную стерилизацию, которая заключается в много­кратном нагреве и охлаждении продукта. Сначала продукт нагревают до 100-110 °С, затем его охлаждают до 35-40 °С и выдерживают при этой температуре 1-2 ч. Это делается для того, чтобы проросли споры. После этого продукт вновь на­гревают до 100-110 °С, затем опять охлаждают до темпера­туры 35-40 °С и выдерживают 1-2 ч. Так повторяют не­сколько раз.

Эффективность стерилизации характеризуют коэффициен­том стерилизующего действия, который представляет собой ло­гарифм отношения начального и конечного количеств бактерий в единице объема продукта:

C = lg(N₀/N_K). (8)

Между максимальной температурой стерилизации продукта и коэффициентом стерилизующего действия существует пря­молинейная зависимость.

Способы стерилизации. Существуют два основных вида сте­рилизации. Один из них заключается в предварительной рас­фасовке и упаковке продукта с последующей стерилизацией. При другом способе продукт сначала стерилизуют в потоке, а затем в асептических условиях расфасовывают в тару. С по­зиции современных представлений об уровне технического ос­нащения процесса более прогрессивной является стерилизация в потоке. Однако ее реализация затруднена необходимостью асептической расфасовки и упаковки. В настоящее время наи­более завершенными в аппаратурном оформлении являются стерилизация в потоке различного рода соков, молока и расфа­совка их в одноразовую упаковку, т. е. в бумажные пакеты различной вместимости (от 10 мл до 4 л) и формы.

Процесс стерилизации в потоке осуществляется двумя пу­тями. Первый из них основан на нагреве продукта через теплопередающую поверхность. Этот способ иногда называют кос­венной стерилизацией. Он осуществляется в теплообменниках трубчатого или пластинчатого типа. По своей конструкции они аналогичны пастеризационным установкам (см. рис. 43 и 44). Пластинчатые стерилизаторы имеют большую распространенность.

Второй путь стерилизации – это непосредственный нагрев продукта паром. Непосредственная стерилизация осуществля­ется или путем введения пара в продукт или путем введения продукта в пар. Стерилизация путем непосредственного нагрева паром имеет ряд преимуществ. Одно из них заключается в минимальном расходе теплоты, так как вся энтальпия пара полностью используется на нагрев про­дукта. Второе преимущество состоит в том, что нагрев осуществляется практически мгновенно, за десятые доли секунды. Это означает, что высокая температура (140-160 °С) на продукт воздействует очень короткое время и составные элементы его не успевают денатурировать. В современных стерилизационных установках сразу же после нагрева продукта до температуры стерилизации он попадает в вакуум-камеры, где за счет самоиспарения очень быстро охлаждается. Более того, в вакуум-камере из продукта удаляется влага, которая в него попала при конденсации греющего пара.

При непосредственной стерилизации предъявляются особые требования к качеству пара, он должен быть особо чистым и не содержать никаких примесей. Это обстоятельство является причиной того, что в некоторых странах до сих пор стерилиза­ция введением пара в продукт запрещена.

Косвенная стерилизация, т. е. через теплопередающую по­верхность, осуществляется в общей сложности за сравнительно длительный промежуток времени (несколько секунд) и приво­дит к денатурации составных элементов продукта под воздей­ствием высокой температуры (140-160 °С).

Стерилизацию продукта, расфасованного и упакованного в тару, осуществляют при температурах до 120 °С, при этом выдержка составляет около 20 мин.

Аппаратура, используемая при стерилизации. Аппаратурное оформление стерилизации продукта в таре может быть перио­дическим и непрерывнодействующим. К первому типу стери­лизаторов относятся различного рода автоклавы, ко второму – роторные и гидростатические стерилизаторы.

Принцип работы стерилизаторов периодического действия заключается в том, что уложенный в корзины продукт поме­щают во внутреннюю полость автоклава. После герметического уплотнения крышки в автоклав подают греющий пар. Давление увеличивается постепенно с целью того, чтобы из него вытеснить воздух. При достижении требуемого давления и температуры осуществляют выдержку продукта. После завершения стерилизации постепенно снижают давление. Когда давление внутри актоклава будет снижено до атмосферного, открывают крышку и выгружают стерилизованный про­дукт. Подобного рода стерилизаторы находят некоторое при­менение в общественном питании.

Непрерывнодействующие стерилизаторы бывают различных типов. Так, в консервной промышленности известны роторные стерилизаторы, а в отраслях пищевой промышленности, произ­водящих жидкие стерилизованные продукты, широко приме­няют гидростатические стерилизаторы.

Роторные стерилизаторы состоят, как правило, из четырех горизонтальных большегабаритных цилиндров (корпусов). Первый и второй из них представляют собой подогреватели, третий – собственно стерилизатор, четвертый – охладитель. Ци­линдры внутри имеют вращающиеся барабаны. Подлежащий стерилизации продукт в металлических банках поступает в пер­вый цилиндр, где он нагревается горячей водой до температуры 80 °С. Во втором цилиндре продукт нагревается также горячей водой до температуры 90-95 °С. Нагретый продукт переходит в третий корпус – собственно стерилизатор, внутрь которого подается пар требуемого давления. Время нахождения продукта в стерилизаторе зависит от частоты вращения барабана. Из стерилизатора продукт переходит в охладитель, в котором в целях избежания бомбажа создают противодавление. Охлаж­дение осуществляется холодной водой, давление регулируется сжатым воздухом.

Гидростатические стерилизаторы состоят из трех вертикаль­ных колонн, имеющих высоту до 20 м. Первая и третья колонны заполнены соответственно горячей и холодной водой, вторая ко­лонна – паром. В первой колонне происходит предварительное нагревание продукта, во второй стерилизация, в третьей ох­лаждение. Внутри колонн находится транспортер-носитель, в который загружаются банки или бутылки с продуктом.