Стерилизация, способы и режимы

Стерилизация сгущенной нормализованной смеси заключается в уничтожении всех микроорганизмов и инактивации ферментов. Микроорганизмы погибают в результате коагуляции их клеточных белков. Тепловой стерилизации предшествует выделение микроорганизмов из сырого молока (очистка) и уничтожение преобладающей части оставшейся после этого микрофлоры тепловой обработкой смеси перед выпариванием. Требования к режимам тепловой стерилизации следующие: обеспечение высокой эффективности воздействия на микроорганизмы и ферменты при минимальных изменениях составных частей молока, максимальном сохранении его пищевой и биологической ценности и минимальных затратах различных видов энергии.

При стерилизации возможны частичный гидролиз триглицеридов, переход ненасыщенных жирных кислот в насыщенные, уменьшение содержания минеральных солей. Режимы стерилизации выбирают с учетом термоустойчивости микрофлоры, физико-химических свойств продукта и скорости проникновения теплоты к центру банки. Тепловая стерилизация, которая обеспечивает уничтожение термостойких споровых микроорганизмов, надежна и для инактивации ферментов. В зависимости от типа аппарата для стерилизации, вида продукта, качества исходного сырья режим стерилизации устанавливают в соответствии с формулой стерилизации, представляющей собой следующую условную запись теплового режима аппарата, в котором осуществляется данный процесс:

(τ₁+ τ₂ + τ₃)/t; (2.1)

Где τ₁,τ₂,τ_{3 7ъ\г} - продолжительность подогревания, собственно стерилизации, охлаждения;

t - температура собственно стерилизации.

Формула стерилизации носит эмпирический характер. Она раскрывает особенности стерилизации как нестационарного теплового процесса, заключающегося в повышении температуры, выдержке при температуре стерилизации и понижении температуры. Формулу стерилизации устанавливают заранее для конкретного аппарата и конкретных условий. Надежность выбранной для производства формулы стерилизации проверяю микробиологическими анализами. Режим должен обеспечить эффект, выраженный величиной от 4,6 до 5,1 условных единиц у (условных минут). При этом нижнее значение условных единиц допускается для обсемененности не более 1 споры в 1 мл продукта перед стерилизацией. С повышением обсемененности, но не более 10 спор в 1 мл продукта, требуемый эффект стерилизации должен быть увеличен.

В гидростатических стерилизаторах для достижения необходимого эффекта стерилизации температуры составляют 116-117 °С, выдержка 15-17 мин. В соответствии с заданным режимом выбирают параметры работы стерилизатора. В зоне подогрева необходимо устанавливать температуру 85-95 °С, а в зоне охлаждения 20-40 °С.

Значение эффекта стерилизации конкретно выбранного режима F принято определять по формуле:

F = 3,21 + 0,15 х₁ + 1,28 х₂ + 0,15х₃+ 0,67х₄ +0,31 х²₂, (2.2)

где х₁ - величина, зависящая от температуры среды на выходе из подогревателя (t_n) и определяемая из соотношения x = 0,l t_n - 8,5;

х₂ - величина, зависящая от температуры стерилизации (t_c) и определяемая из соотношения х₂ = 0,5 t_c - 58;

х₃ - величина, зависящая от продолжительности нахождения продукта в зоне подогрева (τ_п) и определяемая из соотношения х₃ = 0,4 τ_п - 5;

х₄ - величина, зависящая от продолжительности нахождения продукта в зоне стерилизации (τ_с) и определяемая из соотношения х₄ = 0,4 τ_с - 6.

В производственных условиях при выполнении стерилизации в гидростатических стерилизаторах конкретно выбранный режим стерилизации предварительно оценивают по показателю эффекта стерилизации. Если этот показатель колеблется от 4,6 до 5,1 мин, то выбранный режим, оцененный как обеспечивающий необходимый эффект стерилизации, применяют при производстве продукта.

В роторных стерилизаторах для достижения необходимого стерилизующего эффекта сгущенную нормализованную смесь стерилизуют при температуре 116-118 °С с выдержкой 14-17 мин. В соответствии с технологической инструкцией по графику определяется взаимосвязь между температурой стерилизации и продолжительностью стерилизации.

Эффект стерилизации в роторном стерилизаторе для конкретно выбранного режима стерилизации оценивают по формуле:

F = 4,12 + 0,16х₁ + 0,89х₂ + 0,36 х₃ + 0,1 х²₂ -+0,13 х₂ х₃, (2.3)

где х₁ - величина, зависящая от температуры среды на выходе из подогревателя (t_n), определяется из соотношения х₁ = 0,077 t_n - 6,38;

х₂ - величина, зависящая от температуры стерилизации (t_c), определяется из соотношения х₂ = 0,5 t_c - 58;

х₃ - величина, зависящая от продолжительности нахождения продукта в зоне стерилизации (τ_c), определяется из соотношения x₃ = τ_c-15

Для более полного сохранения пищевой ценности продуктов стерилизующий эффект выбираемых режимов стерилизации не должен превышать 5,5 условной минуты для сгущенного стерилизованного и 5,3 для концентрированного стерилизованного молока.

В целях смягчения режимов стерилизации применяют антибиотик низин, позволяющий сократить продолжительность стерилизации при той или иной выбранной температуре стерилизации. Действие низина основано на нарушении обмена веществ у микроорганизмов вследствие торможения или инактивации ферментных систем, главным образом бактерий, в меньшей степени дрожжей и плесеней. Низин нетоксичен, улучшает вкус продукта. Доза низина 100 единиц на 1 г продукта, или 40 г препарата на 1 туб, при активности не ниже 1 млн единиц в 1 г.

Наряду с обязательным соблюдением режима стерилизации и последующего охлаждения банок с продуктом качество его в значительной степени зависит от герметичности укупоривания банок (а_в = 0,95). Только при обеспечении контроля стерилизации (диаграммы с записью режимов), контроля промышленной стерильности (выдержка в течение 6 дней пяти банок от каждой партии при температуре 36 - 38 °С)на большом количестве банок, при наличии в технологической линии тестера для отбраковки негерметичных банок, наличии данных ежедневных микробиологических исследований сгущенных нормализованных смесей перед стерилизацией, подтверждающих стабильное содержание в нем. допустимого количества спор, и соответствии этого количества спор значению эффекта стерилизации выбранного режима осуществляется отгрузка продукции без предварительной выдержки ее на складе. При отсутствии перечисленного комплекса контроля по выходе из стерилизатора банки с продуктом после контрольного взвешивания, этикетировки, укладки в картонные ящики направляют на выдержку в термостатную камеру или склад готовой продукции. Выдержка необходима для выявления и отсортировки дефектных банок – (бомбажных, с плоскокислым свертыванием) перед отгрузкой.

В полном соответствии с кратностью концентрирования и режимами тепловой и механической обработок в ходе процесса формируются состав и свойства сгущенного стерилизованного молока, характеризующиеся: увеличением массовой доли сухого молочного остатка от 11,8 до 26 %, доли жира на единицу СОМО – от фактического значения в цельном молоке до заданного в продукте (Ж_пр/СОМО_пр = = 0,46), увеличением массовых долей в воде – лактозы от 5 до 12- 13 %, ККФК – от 3,4 до 6-7 %. Для формирования свойств характерно изменение вкуса и запаха – от исходного в молоке до сладковато-солоноватого привкуса, свойственного топленому молоку, увеличение кислотности от 19 до 44-45 °Т, плотности (при температуре 20 °С) от 1028 до 1063-1065 кг/м³, вязкости (при температуре 20 °С) от 2 до 6-10 мПа·с.

Показатели состава концентрированного стерилизованного молока формируются следующим образом: сухой молочный остаток увеличивается от 11,8 до 28,0 %, отношение Ж/СОМО в цельном молоке изменяется до 0,468 в нормализованной смеси и продукте, массовые доли в водной части увеличиваются следующим образом: лактозы от 5,0 до 13,8-14,2 %, ККФК от 3,4 до 8,0 %, Как и для сгущенного стерилизованного молока, исключаются кристаллизация лактозы и образование новой структуры ККФК. Для формирования показателей свойств характерно: увеличение кислотности от 18 до 44-48 °Т, плотности (при температуре 20 °С) от 1028 до 1068-1070 кг/м³ и вязкости от 2 до 8-15 мПа·с.

Изменения состава и свойств сгущенного стерилизованного и концентрированного стерилизованного молока в ходе технологического процесса происходят в соответствии с кратностью концентрирования сгущением и являются обратимыми. Этим подтверждается надежность режимов и параметров технологии.

Ассортимент сгущенных стерилизованных молочных консервов при необходимости может быть расширен за счет организации производства, в основном по той же технологии сгущенных стерилизованных продуктов с вкусовыми наполнителями и солодом, НТД для которых разработаны.