Определение фактической летальности

Для того, чтобы оценить вклад отдельных температур в общую летальность процесса стерилизации, необходимо привести эти температуры к «единому знаменателю», т. е. перевести время их действия на какую-то одну температуру. В качестве такой температуры выбрана эталонная температура в 121,1 С (или 250 F).

Рис. 2. Технологическая схема производства мясорастительных консервов

Пусть F – отрезок времени при температуре 121,1 С, эквивалентный по действию на микроорганизмы отрезку времени U при любой температуре T, тогда:

F = ,

где Z – число градусов, на которое нужно повысить температуру стерилизации, чтобы смертельное время уменьшилось в 10 раз, С. Cl. Botulinum характеризуется Z = 10 C, Cl. sporogenes – Z = 15 C.

В данном случае F принято называть стерилизующим эффектом, F-эффектом, или летальностью отрезка времени U.

Если принять

= K_f,

тогда

F = K_f  U.

С помощью K_f можно определить переводной коэффициент для любой температуры с любой степенью точности. Все величины, кроме T, постоянные.

Например, для Z = 10 C:

Т, С	111	115	121,1	124
Kf	0,1	0,25	1	2

Из этих данных видно, что действие температуры при 111 С в 10 раз слабее действия температуры при 121,1 С, а при 121,1 С – в два раза слабее, чем при 124 С, т. е. 1 мин при 124 С производит такой же эффект, как 2 мин при 121,1 С.

Для того, чтобы определить летальность всего режима стерилизации от начала до конца процесса, построим кривую зависимости переводных коэффициентов K_f от времени (рис. 3).

Рис. 3. Зависимость переводных коэффициентов от времени стерилизации

Так как каждой температуре соответствует свое значение переводного коэффициента и значения K_f находятся в прямой корреляции от Т С, кривая будет носить такой же характер, что и кривая прогрева.

Поскольку F = K_f U, то площадь под кривой есть стерилизующий эффект, или летальность процесса. Ее можно получить следующим образом во временном промежутке от a до b:

Находим этот интеграл методом приближенного интегрирования, т. е. делим промежуток времени от a до b на n равных частей по _р.

Тогда:

f₁ = _р K_f1; f₂ = _р K_f2, …, f_n = _р K_fn, т. е.:

Минимальной начальной и конечной температурой, для которой имеет смысл брать коэффициент K_f, является температура 95 С, так как более низкие температуры слабо влияют на споры микроорганизмов и величины переводных коэффициентов в области ниже 95 С получаются пренебрежительно малыми.

Тогда

Техника определения фактической летальности данного ре­жима стерилизации заключается в следующем.

Вводят термопару в глубину продукта, в ту точку, где прогре-ваемость данного продукта наихудшая. Для густых консервов – это геометрический центр банки, для жидких – приблизительно 1/3 расстояния между дном и геометрическим центром. Поме­щают банку в лабораторный автоклав и стерилизуют по испы­туемой формуле, производя через определенные промежутки времени замеры температур в продукте и аппарате. Точность результатов, получаемых с помощью приближенного интегриро­вания, зависит от степени «раздробленности» горизонтальной шкалы, т. е. от абсолютной величины равновеликого отрезка времени _р. Понятно, что чем меньше _р, т. е. чем чаще делаются отсчеты температур, тем точнее получаются результаты. Однако слишком малые значения _р нет смысла брать, так как если умень­шить этот интервал с 5 до 2 мин, то точность повышается всего на 0,5–1 %. В то же время повышение _р до 20 мин уменьшает точность на 5–10 %. Таким образом, лучше всего брать интер­вал в 5 мин, и только для быстро прогревающихся банок малого размера можно уменьшить его до значений ниже 5 мин.

По измеренным температурным точкам находят соответствующие им значения переводного коэффициента K_f (для температур не ниже 95 °С, если имеются в виду споры бак­терий в малокислой среде). Затем в соответствии с формулой суммируют значения K_f и полученную сумму умножают на равновеликий отрезок времени, через который делали замеры температуры. Получают искомое значение стерилизующего эф­фекта, или летальности, данного режима стерилизации в услов­ных F (т. е. 121-градусных) минутах.

1

2

2

3

Рис. 4. Аналитические кривые стерилизации: 1 – кривая прогрева автоклава; 2 – кривая прогрева продукта; 3 – кривая F-эффекта

Для последующего анализа и корректировки (в случае необ­ходимости) испытуемой формулы стерилизации строят (обычно на одном графике) кривые прогрева автоклава 1 и про­дукта 2, а также кривую F-эффекта 3. Для этого по горизонтальной оси откладывают время стерилизации (в минутах), а по вертикальным осям – на одной температуру, а на другой переводные коэф­фициенты.

Таким образом получают значение фактической летальности в условных минутах, например, F = 1,9 мин. Дать оценку этому режиму можно будет после определения требуемой летальности, сравнение с которой позволит сделать вывод о том, достаточен ли этот режим для уничтожения микроорганизмов или, например, в режим заложен некоторый запас летальности.