Модернизация аппарата для тепловой обработки консервов

Стерилизация - это тепловая обработка герметично закрытого продукта при температуре свыше 100°С (113-120°С) в течение определенного времени. Цель стерилизации - полное уничтожение микроорганизмов и их спор в обрабатываемом продукте. При стерилизации важно строго выдерживать не только температурный, но и временной режим. Например, для мяса время стерилизации колеблется от 60 до 120 минут (в зависимости от исходного сырья и технологии производства), для рыбы 40-100 минут, для овощей 25-60 минут.

Тепловую обработку консервов в аппаратах, предназначенных для стерилизации, проводят в основном двумя способами: острым насыщенным паром без противо- давления (для консервов в жестяной таре объемом до 500 см3) и водой, подогреваемой паром, с противодавлением (для консервов в стеклянной таре и в жестяных банках больших объемов).

Противодавлением называют давление, искусственно создаваемое внутри аппаратов, во избежание нарушения целостности консервов в процессе стерилизации. Такое нарушение связано с тем, что при нагреве содержимого банки в ней образуется избыточное давление. Его величина зависит от вида консервов, содержания в них воды, воздуха, газов, объемного расширения продукта в процессе нагрева. Наличие высоких избыточных давлений внутри банки при стерилизации, проводимой без противодавления, приводит к деформации до- нышек и крышек и нарушению герметичности банок.

При стерилизации консервов в паровой среде по сравнению со стерилизацией в воде обеспечивается более равномерное по объему распределение температуры внутри банки при одинаковых формулах стерилизации.

Стерилизация паром без противодавления. Корзины, наполненные банками, загружают в автоклав, пускают пар для вытеснения основной массы воздуха. Затем автоклав закрывают, одновременно открывая продувной кран на крышке автоклава, и открывают вентиль для спуска конденсата. После нагревания автоклава закрывают продувной кран и вентиль линии отвода конденсата, поднимают температуру до температуры собственно стерилизации и с этого момента ведут процесс в соответствии с режимом стерилизации. В случае колебаний температуры в автоклаве ее регулируют подачей пара и спуском конденсата.

По окончании собственно стерилизации прекращают подачу пара и для предупреждения нарушения герметичности банок постепенно и осторожно выпускают из автоклава пар и остаток конденсата. Таким образом понижают давление в автоклаве до нуля по показателям манометра. После спуска давления автоклав открывают, корзины с банками выгружают, и цикл работы повторяется. В самом автоклаве банки не охлаждают. Нельзя резко спускать пар, так как при большом повышении давления в банках в автоклаве возможен их разрыв по продольному шву, нарушение герметичности предельного и закаточного швов, образование "птичек".

На некоторых предприятиях, когда давление в автоклаве снижено до атмосферного, открывают крышку и приступают к охлаждению консервов в проточной воде (до 40°С) или непосредственно в автоклаве, подавая воду через верхнюю часть его, или в специальной ванне с проточной водой.

Стерилизация водой, подогреваемой паром, с противодавлением. Корзины с банками загружают в автоклав, наполненный водой, с таким расчетом, чтобы вода покрывала верхний слой банок на 1015 см. Температура воды должна быть на 10-15°С выше (40-50°С) температуры продукта, стерилизуемого в стеклянной таре. Жестяные банки загружают в кипящую воду. Закрыв автоклав, подают в него пар, одновременно открывают продувной вентиль на крышке автоклава для вытеснения воздуха. Как только из продувного крана пойдет пар, вентиль закрывают и повышают температуру внутри аппарата до режима стерилизации. В случае повышения температуры и давления сверх установленного по режиму стерилизации их величины регулируют, удаляя избыток воды через вентиль на сливной трубе.

По окончании собственно стерилизации перекрывают пар и постепенно открывают вентиль для подачи в автоклав последовательно сжатого воздуха, а после вытеснения пара холодной воды под давлением (34) - 10 5 Па. Одновременно горячую воду из автоклава спускают через конденсационный вентиль. Подача холодной воды под давлением в автоклав обеспечивает, с одной стороны, интенсивность охлаждения банок, а с другой, создает противодавление в аппарате.

Подачу сжатого воздуха и спуск пара после стерилизации регулируют так, чтобы величина противодавления была одной и той же. После вытеснения пара подачу сжатого воздуха прекращают и в автоклав направляют холодную воду. Давление в аппарате поддерживают на том же уровне с помощью воздуха.

В случае стерилизации консервов в жестяной таре паром их охлаждают водой до 40-45°С с противодавлением в течение 20-30 мин. Воду подводят снизу, что позволяет охладить консервы без резких колебаний давления и предотвратить брак консервов от деформации банок. Давление в автоклаве поддерживают на постоянном уровне, пока выходящая вода не будет иметь температуру около 70-80°С или ниже, что наступает через 20-30 мин с момента охлаждения. При дальнейшем охлаждении в продолжение 10-15 мин давление в автоклаве можно постепенно снизить до атмосферного. Охлаждение счита- ют оконченным, когда температура выходящей воды будет около 50°С. Общая длительность процесса охлаждения около 3040 мин.

При стерилизации консервов в жестяной и стеклянной таре с противодавлением в первые 10-15 мин охлаждения давление в автоклаве должно быть постоянным, затем его постепенно понижают до нуля. После охлаждения открывают крышку автоклава, консервы выгружают и передают на контроль.

Стерилизация в электромагнитном поле токов высокой частоты (ТВЧ) и сверхвысоких частот (СВЧ). При нагревании продукта в поле ТВЧ (103-1010 Гц) и СВЧ (433, 915, 2450 МГц) воздействие теплоты на микроорганизмы происходит в результате выделения энергии в самом содержимом клеток под действием переменного электромагнитного поля. Поэтому при нагреве продукта в поле ТВЧ и СВЧ микроорганизмы отмирают быстрее. В частности, стерильное мясо можно получить при нагревании до температуры 145°С в течение 3 мин, тогда как обычная стерилизация проводится в течение 40 мин при 115-118°С. Одновременный ТВЧ- и СВЧ-нагрев обеспечивает сохранение пищевой ценности продукта.

Применение температуры 130 ° С при СВЧ-стерилизации фаршевых консервов и паштетов позволяет сократить продолжительность нагрева в 5-5,5 раза, сохранить аминокислотный состав мяса, приблизить переваримость белков протеолитическими ферментами к скорости переваримости исходного сырья.

Стерилизация горячим воздухом. Способ приемлем для использования в горизонтальных конвейерных или коаксиальных стерилизаторах, в которых банки передвигаются цепным конвейером при одновременном вращении вокруг своей оси либо катятся по направляющим через рабочие зоны аппарата «прогрев – стерилизация – охлаждение». Горячий воздух температурой 120°С циркулирует в стерилизаторе со скоростью 8-10 м/с. Данный способ дает возможность повысить теплопередачу от греющей среды консервам, сни- зить вероятность перегрева поверхностных слоев продукта. При этом перепад температур между периферийными и центральными слоями в банке составляет всего 1-3°С.

Стерилизация ионизирующими облучениями. К ионизирующим излучениям относят катодные лучи – поток быстрых электронов, рентгеновские лучи (частота 1018-1019 Гц) и гамма-лучи (частота 1020 Гц). Все ионизирующие излучения обладают высоким бактерицидным действием и способны, не вызывая нагрева продукта, обеспечить полную стерилизацию. Из радиоактивных излучений практическое значение имеют гамма-лучи, имеющие большую проникающую способность.

Время стерилизации ионизирующими облучениями составляет всего несколько десятков секунд. Герметическая упаковка консервов может быть любого вида. Необходимо, однако, иметь в виду, что высокая интенсивность облучения приводит к изменению составных частей мяса. Кроме того, учитывая то обстоятельство, что после ионизационной обработки продукт внутри банки остается сырым, необходимо вслед за стерилизацией провести доведение его до состояния кулинарной готовности одним из обычных способов нагрева.

Использование стерилизации ионизирующими облучениями позволяет организовать непрерывно-поточную обработку консервов и делает возможным максимальное сохранение вкусовых свойств и пищевой ценности продукта.

На современных перерабатывающих предприятиях используется вертикальный автоклав двухсеточного типа Б6-КАВ-2. Автоклав используется для тепловой обработки продукции, помещенной в корзины. Автоклав состоит из таких элементов: корпус, герметизируемый крышкой, нижнее устройство для подачи рабочей среды, выполненное в виде перфорированной кольцевой трубы.

Недостаток автоклава заключается в значительной неравномерности температурного поля внутри него, поскольку локальный характер подачи рабочей среды через кольцевую трубу, располагающуюся близко к днищу нижней корзины, как и отсутствие интенсивного циркулирования и перемешивания рабочей среды в автоклаве в любом случае приведет к образованию существенной разницы тепловых потенциалов в зоне подачи рабочей среды, а также в зонах, которые удалены от места подачи рабочей среды. Это приводит к увеличению времени стерилизации консервов, что способствует уменьшению производительности цеха по производству консервов.

Чтобы повысить качество теплообра-ботки продукции за счет улучшения циркуляции и перемешивания рабочих сред, а также создать равномерное температурное поле, в автоклаве должен использоваться усовершенствованный аппарат Б6-КАВ-2 для теплообработки консервов.

В усовершенствованном автоклаве необходимо заменить нижнее неподвижное устройство для подачи рабочей среды, выполненное в виде перфорированной кольцевой трубы, на подвижные устройства для распределения рабочих сред. Эти устройства устанавливаются в нижней и верхней части корпуса. Каждое устройство для подачи рабочих сред выполняется в виде вертикального полого вала с закрепленными на нем под углом полыми лопастями, оснащенными горизонтальными соплами.

Рассмотрим принцип работы усовершенствованного автоклава.

Корзины, заполненные продуктом, опускаются в автоклав. Здесь они центрируются направляющими штангами. Крышка автоклава закрывается и запирается, чем обеспечивается герметичность автоклава. Только после этого в автоклав подается рабочая среда.

Процесс теплообработки продуктов состоит из трех последовательно выполняемых тепловых операций:

– нагревание до температуры стерилизации;

– выдержка при температуре стерилизации на протяжении определенного времени;

– охлаждение продукта до заданной температуры.

Больше всего рабочие среды потребляются при операции нагрева и операции ох- лаждения продукта. Пар (греющая рабочая среда) через нижний вентиль (при закрытых среднем и верхнем вентиле), нижний патрубок, полости вала и лопастей эжек-тируется через сопла во внутреннюю полость автоклава. Вал начинает вращаться благодаря реактивной силе истечения рабочей среды из сопел. Лопасти прикреплены к валу под углом. Наклонным положением и вращением лопастей обеспечивается принудительное перемешивание рабочей среды и ее направленное движение вверх. Благодаря наличию гарантированных кольцевых зазоров между корпусом и корзиной, а также свободных зон между корзинами обеспечивается хорошая циркуляция, перемешивание рабочей силы и ее проникновение по всей внутренней полости автоклава. В связи с этим происходит достижение максимальной равномерности температурного поля в разных точках автоклава.

Благодаря достигаемой равномерности температурного поля происходит интенсификация процесса нагрева путем подачи рабочей среды, в значительных количествах. Вследствие этого сокращается время нагрева, а циркуляция и перемешивание рабочей среды будут более интенсивными, поскольку произойдет повышение реактивной силы истечения рабочей среды из сопел.

Благодаря одновременной подаче греющей рабочей среды через верхнее и нижнее устройство (через средний и нижний вентиль при закрытом верхнем вентиле) сокращается время нагрева и повышается производительность процесса тепло-обработки продукта.

После завершения выдержки при температуре стерилизации в автоклав подают охлаждающую рабочую среду (воду) через верхний вентиль (при закрытых среднем и нижнем вентиле) и через верхнее устройство для распределения охлаждающей рабочей среды.

Эжектируемая соплами рабочая среда провоцирует вращение вала с лопастями верхнего устройства. Это приводит к тому, что рабочая среда растекается по всему поперечному сечению автоклава, а затем опускается вниз, чем создается душирую- щий эффект над поверхностью верхней мы теплообработки консервов (вне зави- корзины.

Это исключает непосредственное воздействие струй рабочей среды на верхний ряд консервов и, соответственно, переохлаждение консервов и деформацию тары.

Автоклав обеспечивает хорошее перемешивание и циркуляцию рабочей среды. Это способствует выравниванию темпера- симости от их положения внутри автоклава). Благодаря этому происходит повышение качества консервов.

В комплексе все это приводит к повышению качества теплообработки продукции, уменьшению продолжительности стерилизации и увеличению производительности цеха.

турного поля, создавая одинаковые режи-