книги из ГПНТБ / Сикорский, З. Технология продуктов морского происхождения

стеме координат (рис. 177). Исследования культуры микроорга­ низмов, нагреваемой до различных температур, проводятся с целью установления времени воздействия температуры, необходимого для уничтожения бактерий данной популяции. Для каждой температуры по возможности более точно оп­ ределяется время, по истечении которого бактерии еще вы­ живают, а также время, необходимое для полного уничтожения всех спор. Такая кривая должна проходить выше экспери­ ментально определенных точек выживания и ниже времени общей гибели. С точки зрения статистического характера микро­ биологических явлений желательно всегда при такого рода ис­ следованиях иметь обособленные точки выживания, лежащие значительно выше остальных (см.рис. 177,точка А ) . Эти точки не следует принимать во внимание, а кривые проводить через среднее, рассчитанное для каждой пары время выживания и ги­ бели (табл. 50). Кривые времени тепловой гибели микроорганиз­ мов используются на практике для определения параметров сте­ рилизации консервов. Во избежание недостерилизованности кон­ сервов в промышленных условиях такую кривую рекомендуется проводить на расстоянии, соответствующем двухили трехкрат­ ному отклонению от стандартного расчета по средним величинам. При большом количестве измерений теоретический ход такой кривой приближается к действительному ее ходу.

Кривую тепловой гибели можно охарактеризовать величинами F e z . F — время тепловой гибели популяции бактерий при тем­ пературе 394К (121,1° С). Оно часто служит для сравнивания

380

Т а б л и ц а 50. Время выживания и гибели предполагаемой культуры микроорганизмов при температуре 372—394 К (99—124° С)

термической устойчивости микроорганизмов. Однако F можно сравнивать только в случае равенства г , т. е. углов наклона пря­ мых. Величина z называется коэффициентом стерилизующего действия, отвечает изменению температуры среды, которое вы­ зывает десятикратное изменение времени гибели бактерий и яв­ ляется показателем влияния температуры на термическую вос­ приимчивость микроорганизмов. Кривая времени тепловой гибе­ ли микроорганизмов может быть выражена уравнением

,т Г — 394,2

Стерильность консервов. В промышленных условиях стерили­ зация консервов осуществляется путем их быстрого нагревания до температуры стерилизации, поддержания этой температуры в течение определенного времени и быстрого охлаждения продук­ та до температуры, близкой к комнатной.

Летальное действие нагревания обнаруживается не только при температуре стерилизации, но и при температуре от опреде­ ленной минимальной, характерной для данной популяции и ус­ ловий среды, до температуры стерилизации. Продукт, подверг­ нутый действию летальной температуры в течение недостаточно­ го времени, оказывается частично стерильным, т. е. если при данной температуре; Т популяция бактерий подвергается уничто­ жению в требуемой степени по истечении времени т, то в течение

времени t при этой температуре достигается стерильность —

т

(частичная). Установлено, что частичная стерильность является аддитивной и ее можно учитывать при определении параметров стерилизации при условии, что между очередными фазами про­ дукт не охладится ниже летальной температуры. Так, по Боллу и Олсону, взвесь бактерий, время гибели которых т составляет 10 мин при 388К (115°С) или 4 мин при 394К (121°С), после на­

381

гревания в течение 5 мин при температуре 388 К и ещё в течение 2 мин при 394К показывает следующую стерильность:

A = A1+ A2= -^ + ~y =1,

где А — стерильность; Ах и А2— частичные стерильности.

Для полного уничтожения всех содержащихся в продукте микроорганизмов иногда требуется слишком длительное его на­ гревание до высокой температуры, от чего значительно страдает качество консервов. Промышленный продукт может после стери­ лизации содержать определенное количество живых спор, осо­ бенно спор устойчивых термофильных организмов, которые при нормальных условиях не развиваются и не вызывают его порчи. Поэтому стерильность консервов обычно не является абсолют­ ной. Иногда используют термин «практическая стерильность».

Наиболее часто порчу рыбных консервов вызывают анаэроб­ ные термофильные гнилостные бактерии, в частности, Clostridium sporogenes. Время десятичной редукции D r для Cl. sporogenes в нейтральном фосфатном буфере составляет 54 с. Зато в среде ры­ бных консервов эти величины являются более низкими и составля­ ют, по Валявской [34], 25,2 с в консервах «Скумбрия в томатной заливке» и 32,4 св консервах «Ставрида черноморская в масле». Принимая на основании промышленных микробиологических ана­ лизов, что начальное заражение консервов анаэробами перед сте­ рилизацией составляет до одной споры на 10 г сырья и допуская возможность порчи одной банки консервов на 10 000 шт., можно высчитать, что условия стерилизации консервов в банках емкостью 310 г должны обеспечить уничтожение 0,1X310X10 000= = 310 000 спор.

Показатель стерилизации, необходимый для достижения та­ кого эффекта, определяется по уравнению

F0 = Dr( \ g a - l g b )

и составляет для консервов в томатной заливке

F 0 = 0,42(lg 3,1 •!<)* — Ig 1) = 2,32 мин.

Учитывая, что в популяции микроорганизмов присутствуют спорообразующие микроорганизмы с исключительно высокой ус­ тойчивостью к действию температуры, вычисленные показатели стерилизации принято увеличивать на два порядка величины

F0 = Dr(n + 2) = 3,2 мин.

Для консервов в масле необходимый показатель стерилиза­ ции составляет 4,1 мин.

Ориентировочное принятие величины b в таких расчетах свя­ зано с риском микробиологического бомбажа консервов. Так, от­ носительно высок риск заражения продукта неболезнетворными

382

микроорганизмами (характеристика которых должна быть изве­ стна изготовителю консервов), вытекающий из инкубации бакте­

10 000 шт. Значительно более высокие требования стерильности предъявляются по отношению к спорообразующим Clostridium botulinum, которые среди болезнетворных бактерий отличаются очень высокой устойчивостью к тепловому воздействию. Продук­ ты, консервируемые при помощи тепла, должны быть прежде все­ го безопасны для здоровья потребителя. Поэтому при производ­ стве консервов требуется уничтожение спор Cl. botulinum до очень низкого уровня, определяемого вероятностью выживания лишь одной споры в популяции с первоначальной численностью 1012. При таком допущении показатель стерилизации составляет

F0 = 0,21 (lg lOi2 — lg 1) = 2,52 мин.

Таким образом, уничтожение спор Cl. botulinum достигается нагреванием продукта в течение времени, в 12 раз превышающе­ го D в сравнимой температуре стерилизации. Согласно Стумбо это является основой санитарной безопасности производства кон­

сервов.

Передача тепла при стерилизации консервов. Рыбные консер­ вы стерилизуют обычно в автоклавах после закатывания продук­ та в металлические или стеклянные консервные банки.

Нагревание банок в автоклаве происходит путем передачи тепла конденсации пара, а также путем теплопроводности и кон­ векции, а внутри банки консервов — главным образом за счет теплопроводности. В рыбных продуктах конвективный теплооб­ мен играет минимальную роль из-за небольшого отношения за­ ливки к мясу. Таким образом, вращение банок в автоклавах, увеличивающее конвекцию, не намного увеличивает скорость на­ гревания рыбных консервов и может вызвать ухудшение их кон­ систенции.

Скорость нагревания консервов зависит от их вида и темпе­ ратуры среды, от материала, формы и величины упаковки, коли­ чества воздуха в банке, консистенции, теплопроводности и степе­ ни подвижности содержимого банки, а также от начальной тем­ пературы консервов.

Передача тепла от теплоносителя зависит от вида материала, из которого изготовлена упаковка. Жесть банки имеет такой вы­ сокий коэффициент теплопроводности А=46Ч-58 Вт/(м-К), что практически не оказывает сопротивления прохождению тепла. В то же время стеклянные консервные банки [A,=0,258-f- -7-0,774 Вт/(м-К)] уменьшают скорость проникновения тепла до такой степени, что время стерилизации требуется увеличивать на 50—100% по отношению к времени, необходимому для стерили­ зации консервов в металлической упаковке при одинаковых фор­ ме и размерах упаковок.

383

384

/— эквивалент величины z на кривой времени тепловой гибели микро­ организмов, т. е. время, по истечении которого отмечается десятикрат­

ное уменьшение разности температур Тп—Т;

Тц — температура в автоклаве;

Т/ — псевдоначальная температура консервов, полученная на пересечении продолжения прямолинейного отрезка кривой с осью ординат в точ­ ке <=0;

Тв — начальная температура консервов.

Следовательно, ход нагревания консервов можно определить с помощью / и /. Кривые нагревания при большой скорости теп­ лообмена характеризуют маленькие / и большие }. При нагре­ вании путем передачи тепла f с некоторым приближением изме­ няется пропорционально квадрату диаметра банки (или высоты, если она меньше диаметра).

На основании f и /, характеризующих теплопередачу в кон­ сервы, можно определить условия стерилизации расчетным ме­ тодом.

Определение условий стерилизации консервов. Для получе­ ния желательной степени стерильности консервов следует выдер­ живать их при летальной температуре в течение определенного времени, за которое численность живых бактерий и спор умень­ шится настолько, что будет исключена опасность пищевых отрав­ лений и порчи консервов'.

При определении условий стерилизации ориентируются (при­ нимают за эталон) чаще всего на микроорганизмы с большой

определения времени и температуры стерилизации консервов в данной упаковке проводят опытную стерилизацию продукта, об­ семененного культурой бактерии с известной концентрацией (обычно 100 000 спор в банке). Можно также определить условия стерилизации на основании построения кривой теплопередачи в данных консервах и кривой времени термической гибели эта­ лонного штамма микроорганизмов. По Боллу, расчеты дают бо­ лее точные результаты, чем опытные стерилизации. Кроме того, отпадает необходимость использования тары для экспериментов.

Для определения кривой теплопроводности консервов с доста­ точной достоверностью нахождения в исследуемой партии типич­ ной банки, в которой скорость теплопередачи для данного про­ дукта будет наименьшей, требуется провести измерения на 12 банках. Для расчетов позже применяется кривая, показывающая наибольшее значение f. Для определения репрезентативной кри­ вой времени термической гибели эталонного штамма микроорга­ низмов при данных условиях (см. рис. 177) требуется 160 испы­ таний: по 10 определений 16 вариантов времени и температуры

386

и позволяет получать точные результаты при разных комбинациях условий стерилизации. Он

может быть использован также тогда, когда кривая теплопровод­ ности в полулогарифмической системе не является прямой и не позволяет применить расчетный или номограммный методы. Этот метод заключается в построении кривой стерильности на основании кривой теплопроводности данного продукта и кривой времени уничтожения избранного штамма бактерий, определен­ ной для данных условий среды. Площадь под построенной кри­ вой является мерой стерильности. Расчет по этому методу, пред­ ложенный Бигелоу, заключается в следующем.

С кривой теплопроводности (см. рис. 178, 179) считываются температуры продукта по времени нагревания и заносятся в пер­ вый и второй столбцы табл. 52.

С кривой термической гибели (см. рис. 180) снимают данные о времени термической гибели в минутах, отвечающие данным температурам, и выписывают в третий столбец, а также вычис-

ляют обратную времени

388

помощи планиметра показывает, что полученная стерильность проведенного процесса составляет 6,65, т е. в 6,65 раза превы­ шает обязательный Минимум для уничтожения выбранной попу­ ляции микроорганизмов в испытуемом продукте

Для сравнения бактерицидной эффективности разных условий стерилизации используются показатели стерилизации F 0 (леталь­ ность). Они отвечают времени стерилизации при идеальных ус­ ловиях стерилизации, проходящей в условиях сравнительной температуры 394,2К (121,1°С), в минутах. В идеальном процес­

до температуры ниже летальной, показатель стерилизации дан­ ного теплового процесса можно определить по уточненному об­

щему методу [!]• Если в уравнение кривой времени тепловой гибели

,т 394,2 — Т

g F ~ г

подставить F , равную 1 мин, т. е. точка Т — 3 9 4 , 2 К на кривой бу­ дет соответствовать 1, то уравнение примет вид:

туре 394,2 К- Степень стерильности — , связанная с кривой вре-

т

мени тепловой гибели и имеющая величину /*'3 9 4 ,2 = 1>называет­ ся степенью летальности и обозначается буквой L :

Г —394

L = ----= 1 0 г

т

Из этого уравнения можно вычислить степень летальности для разных Т иг. Степень летальности L является функцией двух переменных г и Г. По степени летальности на основании резуль­ татов измерения теплопроводности данного продукта можно по­ строить кривую летальности, даже не располагая кривыми тепло­ вой гибели данных популяций микроорганизмов. Следует услов­ но принять определенную величину z . Для большинства спор бак­ терий z находятся в пределах 281—285 К (8—12°С). Площадь под кривой летальности является мерой показателя стерилизации F 0 для данного процесса. Степень летальности для разных темпе­ ратур и величин z приведена в табл.53.

Кривая летальности (см. рис. 181, пунктирная линия) постро­ ена на основании данных по теплопроводности, представленных в табл. 51 и на рис. 179, а также данных по степеням летальности, взятых из табл. 53 для 2=10. Принимая во внимание масштаб

389