Процесс стерилизации консервированных продуктов: методы, этапы и меры безопасности.

1. Введение

Консервы сохраняют свои свойства при хранении только после того, как герметичная упаковка подвергается проверенной термической обработке.

Этот метод обработки известен как стерилизация консервированных продуктов. Продукты помещаются в контейнер, герметично закрываются, нагреваются в контролируемых условиях, а затем охлаждаются. Цель состоит в том, чтобы коммерческая стерильность, Это не означает уничтожение всех микроорганизмов. В стерильных продуктах питания промышленного производства отсутствуют микроорганизмы, способные размножаться в нормальных условиях хранения.

Стерилизация — более строгий метод, чем пастеризация. Пастеризация уничтожает многие вегетативные микроорганизмы, но может не разрушить термостойкие споры. Консервы с низким содержанием кислоты обычно требуют обработки под давлением при температуре выше 100°C, поскольку споры могут выживать при температуре кипящей воды.

Этот процесс защищает потребителей от пищевых отравлений, снижает порчу продукта и позволяет ему оставаться стабильным без охлаждения. Он также должен защищать качество продукта. Чрезмерный нагрев может повредить текстуру, цвет, вкус и питательные вещества.

Температура в автоклаве сама по себе не определяет безопасность процесса. pH продукта, вязкость, размер частиц, размеры контейнера, Начальная температура, время нагрева, давление и глубина проникновения тепла — все эти факторы влияют на результат.

2. Основные этапы процесса стерилизации консервированных продуктов

2.1 Подготовка сырья

Сырье проверяется, моется, обрезается, нарезается, а иногда и бланшируется перед подачей. начинка.

Размер кусков и консистенция продукта должны оставаться под контролем. Крупные куски мяса, плотные овощи или неожиданные изменения вязкости могут замедлить теплопередачу.

2.2 Наполнение контейнеров

Пища и жидкость для покрытия заливаются в металлические банки или другие подходящие контейнеры.

Масса наполнения, соотношение твердых веществ к жидкости, объем свободного пространства и распределение продукта должны оставаться в пределах, установленных при разработке термического процесса. Переполнение может замедлить нагрев и повысить внутреннее давление.

2.3 Вытяжка и удаление воздуха

Воздух удаляется путем горячего наполнения, впрыскивания пара, вакуумного закрытия или отвода тепла.

Этот шаг помогает создать необходимый вакуум после охлаждения. Он также уменьшает окисление и ограничивает избыточное давление внутри контейнера во время нагревания.источник)

2.4 Герметизация

Перед стерилизацией контейнер герметично закрывается.

В металлических банках обычно используется двойной шов. Размеры швов необходимо регулярно проверять, поскольку некачественный шов может способствовать проникновению микроорганизмов после обработки. Этот риск особенно высок, когда банки влажные и остывают.

2.5 Термическая стерилизация

Основным этапом контроля является термическая стерилизация. Герметичные контейнеры загружаются в автоклав и подвергаются воздействию пара, горячей воды или паровоздушной смеси.

Процесс обычно включает нагревание, выдержку и охлаждение. Точная температура и время зависят от продукта и упаковки. Процесс, используемый для супа в маленькой банке, нельзя применять непосредственно к мясу в более крупной емкости.

Начальная температура продукта

Температура самой холодной банки перед обработкой должна соответствовать минимальной температуре, указанной в технологическом плане.

Более холодный продукт нагревается дольше. Поэтому продукты, разлитые в горячие емкости, следует без лишней задержки подвергать автоклавированию. Начальная температура особенно важна для плотных продуктов, которые нагреваются преимущественно за счет теплопроводности.

Отопление и вентиляция

В процессе нагрева пар или горячая вода повышают температуру реторты и ее загрузки.

Паровые автоклавы должны быть правильно вентилированы. Воздух, попавший внутрь сосуда, может понизить температуру паровоздушной смеси и создать холодные зоны. Время обработки не должно начинаться до тех пор, пока автоклав не достигнет требуемых условий.

Время удержания

После достижения заданной технологической температуры продукт выдерживается в течение определенного периода времени.

Многие продукты с низким содержанием кислоты обрабатываются при температуре около 121°C, но это не является универсальным режимом. Для некоторых продуктов используются более низкие температуры в течение более длительного времени. Для других — более высокие температуры в течение более короткого времени.

В процессе необходимо обеспечить достаточное количество тепла в точке внутри контейнера, нагревающейся медленнее всего. Эта точка может находиться вблизи центра, но ее точное местоположение зависит от способа передачи тепла продуктом.

Термическая обработка часто выражается в виде F₀ ценить. F₀ обозначает эквивалентное время обработки при 121,1 °C. Оно рассчитывается на основе полной истории изменения температуры продукта, а не только температуры в автоклаве.

Контроль давления

Давление позволяет реторте работать при температуре выше точки кипения воды. Оно также защищает контейнер от деформации.

Само по себе давление не приводит к гибели микроорганизмов. Безопасность обеспечивается временем и температурой, достигаемыми внутри продукта.

В процессе охлаждения контроль давления приобретает особое значение. Пар в автоклаве быстро конденсируется при попадании холодной воды. Внешнее давление может падать, в то время как давление внутри горячего контейнера остается высоким. Без противодавления банки могут деформироваться, расслаиваться, протекать или повреждать швы.

Охлаждение

После проведения необходимой термообработки контейнеры охлаждаются.

Охлаждение должно быть достаточно быстрым, чтобы остановить дальнейшую термическую обработку и ограничить рост термостойких микроорганизмов. Многие продукты охлаждают до температуры ниже 40 °C перед тем, как вынуть их из автоклава.источник)

Охлаждающая вода должна быть чистой и иметь контролируемый состав. Поврежденный контейнер может затягивать воду внутрь по мере падения его внутреннего давления.

3. Распространенные методы стерилизации консервированных продуктов

3.1 Паровая стерилизация

В паровых автоклавах в качестве теплоносителя используется насыщенный пар.

Они широко используются для жестких металлических банок, поскольку пар эффективно передает тепло. Главная проблема в эксплуатации — удаление воздуха. Плохая вентиляция может привести к неравномерной температуре внутри сосуда.

3.2 Стерилизация погружением в воду

Автоклавы для термической обработки с погружением в воду обрабатывают контейнеры в циркулирующей горячей воде.

Контейнеры могут быть полностью или частично погружены в воду. Температуру и давление можно регулировать раздельно, что делает этот метод подходящим для упаковок, требующих создания избыточного давления.

Необходимо проверить циркуляцию воды и равномерность температуры по всей загрузке.

3.3 Стерилизация распылением воды

В водораспылительных ретортах нагретая вода циркулирует через форсунки или распределительные пластины.

Технологическая вода обычно нагревается и охлаждается с помощью теплообменника. Для регулирования давления используется сжатый воздух.

Распыление должно оставаться равномерным. Засорение форсунок или изменение загрузки корзины могут повлиять на распределение тепла.

3.4 Роторная автоклавная стерилизация

Роторные автоклавы перемещают или вращают контейнеры в процессе обработки.

Перемешивание может улучшить теплопередачу в супах, соусах, молочных продуктах и некоторых продуктах, содержащих частицы. Более быстрый нагрев может сократить время обработки и предотвратить пережаривание поверхности.

Вращение не улучшает качество всех продуктов. Его эффект зависит от вязкости, объема свободного пространства, ориентации контейнера и скорости вращения.

3.5 Непрерывная стерилизация

В стерилизаторах непрерывного действия контейнеры перемещаются через секции нагрева, выдержки и охлаждения без остановки производственного процесса.

Они обычно используются для крупносерийного производства со стабильными размерами контейнеров и рецептурами. Скорость конвейера или катушки становится параметром процесса, поскольку она определяет, как долго каждый контейнер находится в зоне нагрева.

4. Оборудование, используемое в процессе стерилизации консервированных продуктов.

Автоклавы также требуют наличия датчиков температуры, регистрирующих приборов, манометров, таймеров, контроллеров и систем сигнализации. Эти приборы необходимо калибровать через определенные интервалы времени.

Система управления должна фиксировать все, что фактически происходило в процессе. Запрограммированная заданная точка не является доказательством достижения требуемых условий.

5. Ключевые факторы, влияющие на эффективность стерилизации

5.1 Кислотность пищевых продуктов

Уровень pH пищевых продуктов оказывает существенное влияние на необходимые условия стерилизации.

Кислотность продуктов с высокой концентрацией кислоты и подкисленных продуктов имеет равновесный уровень pH 4,6 или ниже. Их кислотность ограничивает рост бактерий. Clostridium botulinum. Эти продукты часто обрабатываются при температуре 100°C или ниже.

Продукты с низкой кислотностью имеют pH выше 4,6. К ним относятся многие мясные, морепродукты, молочные и овощные продукты. Как правило, такие продукты обрабатываются под давлением при температуре выше 100°C.

Категория pH помогает определить метод обработки, но не предоставляет полного графика изменения температуры и времени.

5.2. Стабильность качества продукции

Жидкости обычно нагреваются за счет конвекции. Движение внутри сосуда переносит тепло от стенок к центру.

Плотные твердые вещества и густые продукты нагреваются преимущественно за счет теплопроводности. Тепло медленно распространяется по пище, поэтому может потребоваться более длительная обработка.

Рецепты должны оставаться под контролем. Добавление крахмала, изменение размера частиц, уменьшение количества жидкости или более плотное уплотнение твердых ингредиентов могут изменить проникновение тепла.

5.3 Размер и форма контейнера

Большие банки обычно нагреваются медленнее, чем маленькие, потому что теплу нужно пройти большее расстояние, чтобы достичь точки охлаждения.

Диаметр, высота, материал, вес наполнителя и свободное пространство также могут влиять на нагрев. Для нового размера контейнера обычно требуется отдельный анализ технологического процесса.

5.4 Начальная температура

Низкая начальная температура увеличивает время, необходимое для достижения продуктом эффективной температуры обработки.

В процессе производства следует использовать ту же минимальную начальную температуру, которая применялась при разработке технологического процесса.

5.5 Загрузка в реторту

Конструкция корзины, разделительные пластины, ориентация контейнера, плотность загрузки, поток воды и циркуляция пара влияют на распределение температуры.

На дисплее реторты может отображаться правильная температура, в то время как часть груза остается более холодной. Именно поэтому оборудование и конструкция загрузки должны проверяться одновременно.

6. Как производители подтверждают качество процесса стерилизации

6.1 Испытания на распределение тепла

В ходе испытания на распределение тепла измеряется температура в различных точках внутри реторты.

Цель состоит в том, чтобы определить наиболее холодную зону и подтвердить, что нагрев остается равномерным в нормальных производственных условиях. В ходе теста следует использовать соответствующие корзины, схему загрузки, систему циркуляции и рабочие настройки.

6.2 Испытания на проникновение тепла

Испытание на проникновение тепла измеряет температуру продукта внутри выбранных контейнеров.

Датчики температуры размещаются вблизи предполагаемой точки охлаждения. В ходе испытания регистрируются процессы нагрева и охлаждения, а также показывается степень термической обработки изделия.

Полученный результат применим только к тестируемому продукту, рецептуре, контейнеру, весу наполнения, начальной температуре, схеме загрузки и условиям автоклавирования.

6.3 Плановая разработка технологических процессов

Плановый технологический процесс определяет минимальные безопасные условия эксплуатации для конкретного консервированного продукта.

Обычно это включает в себя температуру процесса, время обработки, начальную температуру, размер контейнера, состав продукта, вес наполнения, свободное пространство над жидкостью и любые необходимые параметры перемешивания.

Технологии производства консервированных продуктов с низким содержанием кислоты должны разрабатываться или проверяться квалифицированным специалистом по термической обработке.

6.4 Мониторинг и калибровка

Операторы должны контролировать параметры, указанные в запланированном процессе.

Обычно это включает температуру, время, давление, начальную температуру, циркуляцию и скорость вращения, если применимо.

Датчики температуры, измерительные приборы, таймеры и регистрирующие устройства должны быть откалиброваны. Записи следует проверить перед выпуском продукта.

6.5 Инкубационные испытания

Инкубационный анализ используется для выявления порчи, вызванной ненадлежащей обработкой, протечкой контейнера или загрязнением после обработки.

Например, отдельные банки могут выдерживаться при температуре 37°C в течение 10–14 дней для выявления мезофильной порчи или при температуре 55°C в течение пяти дней для проверки на термофильную порчу. После инкубации контейнеры осматриваются на предмет набухания, протечки, потери вакуума, изменения pH и других признаков порчи.

Испытания в инкубаторе поддерживают рутинную проверку процесса, но не заменяют проверенный плановый процесс, исследования проникновения тепла, проверки целостности контейнеров или анализ производственной документации.

6.6 Отклонения в процессе

Отклонение от технологического процесса происходит, когда не достигается требуемый предел.

Необходимо выявить и задержать контейнеры, в которых обнаружен дефект. Их выпуск не должен основываться только на внешнем виде, сроках инкубации или ограниченных испытаниях продукта. Квалифицированный специалист должен оценить дефект и решить, можно ли переработать продукт, выпустить его на рынок или отбраковать.источник)

7. Как выбрать систему стерилизации консервов

Выбор следует начинать с продукта, а не с автоклава.

Жидкость, густой соус и твердый мясной продукт нагреваются по-разному. Тип необходимого процесса определяется pH продукта, вязкостью, размером частиц и особенностями теплопередачи. Также необходимо учитывать тип контейнера. Металлические банки можно обрабатывать паром, погружением, распылением или роторными системами, в то время как для более чувствительных к давлению упаковок обычно требуется контролируемое избыточное давление.

Объем производства также влияет на принятие решения. Автоклавы периодического действия проще использовать, когда завод обрабатывает несколько видов продукции, рецептур или размеров банок. Системы непрерывного действия подходят для длительных производственных циклов с ограниченным количеством переналадок. Они обеспечивают более высокую производительность, но скорость линии и количество остановок требуют тщательного контроля.

Оборудование должно обеспечивать повторяемое распределение температуры в соответствии с фактическими корзинами и схемой загрузки, используемыми в производстве. Также следует рассмотреть вопросы водопотребления, потребления пара, рекуперации тепла, доступа для технического обслуживания, автоматизации и хранения документации. Эти эксплуатационные детали важны, но они стоят на втором месте после вопросов технологической безопасности.

Выбранная система должна соответствовать проверенному запланированному процессу. Более сложная автоклавная обработка не делает неподходящий процесс безопасным.

8. Заключение

Стерилизация консервированных продуктов зависит от температуры, достигаемой внутри продукта, а не только от температуры, указанной на автоклаве.

Безопасный технологический процесс включает в себя учет состава, контейнера, начальной температуры, метода загрузки, проникновения тепла, контроля давления, охлаждения и целостности шва. Каждый параметр должен оставаться в пределах, установленных в ходе валидации.

Реторта применяет данный процесс. Она не заменяет разработку процесса.

9. Часто задаваемые вопросы: Стерилизация консервированных продуктов

▸ 1. Что такое коммерческий тест на стерильность консервированных продуктов?

▸ 2. Что такое проникновение тепла?

▸ 3. Что такое протокол HACCP?

▸ 4. Какая температура используется для стерилизации консервов?

▸ 5. Почему давление контролируется во время охлаждения в реторте?