Пособие в области охраны окружающей среды и природопользования (стр. 13 )

Стерилизация представляет собой регулируемый процесс нагрева, используемый для уничтожения активных и споровых форм микроорганизмов, то есть, болезнетворных или вызывающих гниение, которые могут иметься в консервированных продуктах. Это достигается с применением влажного нагревания, сухого нагревания, фильтрации, облучения или химическими способами. В сравнении с пастеризацией, используется тепловая обработка при температуре выше 100 °C в течение достаточно продолжительного периода времени, чтобы добиться стабильного срока хранения продукта.

Стерилизация при сверхвысоких температурах представляет собой тепловую обработку при температуре выше 100 °C в течение короткого интервала времени.

5.5.6.8.2 Область применения

Пастеризация и стерилизация используется для обработки всех типов продуктов в отраслях ППНМ; к ним относится молоко, соки и пиво. Стерилизация при сверхвысоких температурах применяется для жидких продуктов с низкой вязкостью.

5.5.6.8.3 Описание технологий, методов и оборудования

Температура пастеризации может составлять от 62 до 95 °C, время пастеризации варьируется от секунд до минут. При периодической пастеризации применяется температура от 62 до 65 °C в течение максимум 30 мин. При кратковременной высокотемпературной пастеризации применяется температура от 72 до 75 °C в течение (15 – 240) с. При кратковременной пастеризации с высокой степенью нагрева применяется температура от 85 до 95 °C в течение 1 – 25 с.

Периодическая пастеризация выполняется в сосудах с мешалкой. Иногда продукт, то есть пиво и фруктовые соки пастеризуются после розлива в бутылки или изготовления консервов. При этом продукты в контейнерах погружаются в горячую воду или проходят через паровой туннель. Для непрерывной пастеризации используются прямоточные теплообменники, например, трубчатые, или пластинчатые. Они включают в себя участки нагрева, выдержки и охлаждения. В таблице 5.2 показаны примеры комбинаций тепловых обработок, используемых в отраслях ППНМ.

Таблица 5.2 - Примеры комбинаций тепловых обработок, используемых в

отраслях ППНМ

Процесс	Температура нагревания/ время выдержки	Применение
Пастеризация больших объемов жидкости	63°C / 30 мин	Пастеризация молока в емкостях
Высокотемпературная кратковременная пастеризация	72°C / 15 с	Непрерывная пастеризация молока
Тепловая обработка для приготовления мясных продуктов	внутренняя температура 65°C – 75°C	Готовые к употреблению продукты, например, ветчина, мясные колбасы и сосиски
Бланширование овощей	Варьируется, например, 75°C / 5 мин	Инактивация ферментов и смягчение тканей
Пастеризация в бутылках	60°C / 10 мин	Продление срока хранения пива
* эта характеристика может меняться в зависимости от вида пива

Как правило, для стерилизации продукт консервируется в таре или разливается в бутылки и затем проходит тепловую обработку в стерилизаторе (автоклаве) паром или горячей водой. Стерилизаторы могут быть периодического или непрерывного действия. При стерилизации влажным нагревом температура составляет обычно от 110 °C до 130 °C со временем стерилизации от 20 до 40 мин. Например, законсервированные пищевые продукты стерилизуются в автоклаве при температуре около 121 °C в течение 20 мин. Такой же эффект может иметь стерилизация при более высоких температурах в течение меньшего времени, например, 134 °C в течение 3 мин. Однако если условия не благоприятствуют росту спор, можно применять более низкие температуры в течение более коротких периодов времени. Например, для кислых фруктовых соков, джемов или десертов, как правило, достаточно нагревания до 80 – 100 °C в течение 10 мин.

Для уничтожения эндоспор бактерий с помощью сухого нагрева необходимо более длительная обработка при более высоких температурах, чем при влажном нагреве, например, при температуре (160 – 180) °C в течение до 2 ч. Растворы, содержащие термолабильные соединения, можно стерилизовать с помощью фильтрации используя, нитроцеллюлозные или керамические мембраны, кизельгур и фарфор. Для поддержания частичной стерильности помещений используется ультрафиолетовое излучение. Бактерии и их споры быстро уничтожаются, однако грибковые споры обладают умеренной чувствительностью к излучению. Для стерилизации пищевых продуктов и других плотных материалов используется ионизирующее излучение, например, рентгеновское и гамма – излучение. Можно также применять химические средства. Для стерилизации пищевых продуктов, пластмасс, стеклянных изделий и другого оборудования можно использовать этилен оксид [87].

Стерилизация при сверхвысоких температурах представляет собой сверхкратковременную тепловую обработку при температурах 135 – 150 °C в течение нескольких секунд. Результатом этого процесса является стерилизованный продукт с минимальным снижением в результате нагрева качеств продукта. Выполнение стерилизации при сверхвысоких температурах возможно только в поточном оборудовании. Поэтому продукт стерилизуется перед тем, как помещается в предварительно стерилизованные контейнеры в стерильной среде. Для этого требуется асептическая обработка. Для стерилизации при сверхвысоких температурах используется косвенный нагрев в пластинчатых или трубчатых теплообменниках. Можно также применять прямую инжекцию или нагнетание пара.

5.5.7 Концентрирование под воздействием тепла

5.5.7.1 Выпаривание (жидкости в жидкость)

5.5.7.1.1 Назначение

Выпаривание представляет собой частичное обезвоживание жидких пищевых продуктов с помощью кипения жидкости при атмосферном или пониженном давлении. Например, жидкие продукты можно концентрировать с 5 % содержания сухих веществ до 72 %, или даже больше, в зависимости от вязкости концентратов. Выпаривание применяется для предварительно концентрированных пищевых продуктов с целью увеличения содержания сухих веществ в продукте, изменения цвета продукта и уменьшения содержания воды в жидком продукте почти полностью, например, как в обезвоживании пищевого масла.

5.5.7.1.2 Область применения

Выпаривание применяется во многих секторах ППНМ. Оно используется, например, для переработки молока, производных крахмала, кофе, фруктовых соков, овощных паст и концентратов, приправ, соусов, сахара и пищевого масла.

5.5.7.1.3 Описание технологий, методов и оборудования

В качестве теплоносителей обычно используются пар, соковые пары или отходящие газы, получаемые в результате других технологических операций. Поскольку пищевые продукты являются термочувствительными, часто процесс проводят при пониженных температурах, что обеспечивается выпариванием под вакуумом. Как правило, выпаривание происходит при температурах от 50 °C до 100 °C, хотя в сахарной промышленности они могут доходить до 130 °C.

В своем простейшем виде выпаривание осуществляется посредством испарения воды в воздух в результате кипячения. Однако на практике наиболее распространенным оборудованием являются многоступенчатые кожухо-трубные пластинчатые испарители. Кожухо-трубные испарители могут относиться к типам с естественной или искусственной циркуляцией, с поднимающейся пленкой жидкости или с падающей пленкой жидкости. Центротермические испарители, пленочные испарители, тонкопленочные испарители и вакуумные выпарные аппараты специально разработаны для выпаривания высоковязких продуктов. Стандартные общие концентрации сухих веществ для различных типов испарителей указаны в таблице 5.3. Уровень общего содержания твердых веществ на выходе зависит от состава концентрируемого продукта [1].

Таблица 5.3 - Стандартные общие концентрации сухих веществ для различных

типов испарителей

Тип испарителя	Общее содержание сухих веществ на входе, %	Общее содержание сухих веществ на выходе, %
Кожухо-трубный, многоступенчатый	5 – 25	40 – 75
Пластинчатый, многоступенчатый	5 – 25	40 – 75
Вакуумный выпарной аппарат	60 – 70	80 – 85
Центротермический, одноступенчатый	5 – 25	40 – 60
Пленочный, одноступенчатый	40 – 50	70 – 90

Когда для выпаривания требуется большое количество энергии, например, при переработке сахарной свеклы, производстве крахмала и сгущения молока и сыворотки, применяются многокорпусные испарители. В таких испарителях используется свежий пар или отходящие газы из других процессов, только на первой ступени испарения. Испарившаяся вода – соковые пары обладает достаточной энергией для того, чтобы служить источником нагрева на следующих ступенях испарения. Это достигается путем повторного ее сжатия в термическом паровом компрессоре или в механическом компрессоре. Таким образом, одна массовая единица пара, нагнетаемого в первый испаритель, может испарять от трех до шести единиц воды из продукта. На последнем этапе соковые пары могут конденсироваться водой. Частично соковые пары можно использовать в качестве источников тепла в технологических целях. Конденсат может иметь такое качество, что его можно использовать в других процессах в качестве технологической воды.

Во время обработки компоненты продукта постепенно осаждаются на поверхностях теплообменников. Это снижает эффективность теплообмена и приводит к потерям тепла в системе. Поэтому необходимо выполнять периодическую чистку или мойку установки для предотвращения чрезмерных потерь тепла, снижения качества продукта.

5.5.7.2 Сушка (жидкости в твердое вещество)

5.5.7.2.1 Назначение

Сушка – намеренное удаление влаги, имеющейся в жидких пищевых продуктах. С помощью сушки получают твердые продукты с влажностью (2 – 5) %. Основной целью высушивания является продление срока хранения пищевых продуктов путем снижения активности воды, aw.