Сегодня потребитель требует больше, чем производство безопасных и устойчивых к полке продуктов, и настаивает на высококачественных продуктах с удобным конечным использованием. Тепловая обработка продуктов является одним из основных методов в пищевой промышленности для сохранения продуктов питания. Тепловая обработка останавливает бактериальную и ферментную активность; Таким образом, предотвращение потери качества и поддержание непортящейся пищи. Стерилизация-это контролируемый процесс нагрева, используемый для полного устранения всех живых микроорганизмов, в том числе терморезистентных споров в молоке или других продуктах питания. Это может быть достигнуто с помощью влажного тепла, сухого тепла, фильтрации, облучения или химических методов.
По сравнению с пастеризацией тепловая обработка более 100 ° C применяется в течение длительного периода, чтобы привести к стабильному сроку годности продукта. Стерилизация используется для лечения всех видов пищевых продуктов. К ним относятся молоко, соки, пиво и многие другие. Ультра высокая температура (UHT) стерилизация используется для жидких продуктов с низкой вязкостью (молоко, соки, сливки, вино, салатные заправки), продуктов с отдельными частицами (детские продукты, томатные продукты, фрукты и соки овощей, супы) и более крупные частицы (цук ) Как правило, при стерилизации продукт консервируется или бутылка, а затем тепло, обработано стерилизатором.
Стерилизаторы могут быть партиями или непрерывными. В процессах термообработки можно применяться различные комбинации времени и температуры, в зависимости от свойств продукта и требований к сроку годности. Используются два типа стерилизации тепла, такие как влажное тепло и сухое тепло. Стерилизация с влажным теплом: при стерилизации с влажным теплом температура обычно варьируется от 110 до 130 ° C, когда время стерилизации составляет от 20 до 40 минут. Например, консервированные продукты стерилизуются в автоклаве при около 121 ° C в течение 20 минут. Более высокие температуры и более короткие времена могут иметь сходные эффекты, например, 134 ° C в течение 3 минут. Однако, если условия не позволяют также применяться прорастание споров, также могут быть применены более низкие температуры и более короткие времена.
Например, с кислотными фруктовыми соками, вареньем или десертами нагревание до 80-100 ° C в течение 10 минут обычно достаточно. Стерилизация с сухим теплом: для убийства бактериальных эндоспоров путем сухого тепла требуется более длительное время воздействия (например, до 2 часов) и более высокие температуры (например, 160 — 180 ° C), чем при влажном теплении. Стерилизация с помощью химических средств: также могут применяться химические средства. Этиленоксид используется для стерилизации продуктов питания, пластмасс, стеклянной посуды и другого оборудования.
Автоклав (оборудование для стерилизации паром)
Автоклав — это большая скороварка; Он работает с использованием пар под давлением в качестве стерилизующего агента. Высокие давления позволяют пар достигать высоких температур, тем самым увеличивая его тепловое содержание и убийственную мощность. Большая часть нагревательной мощности пара исходит от скрытой тепла испаривания. Это количество тепла, необходимое для преобразования кипящей воды в пар. Это количество тепла большое по сравнению с тем, что требуется для того, чтобы сделать воду горячей. Например, требуется 80 калорий, чтобы сделать 1 литр воды для кипения, но 540 калорий, чтобы преобразовать эту кипящую воду в пар. Поэтому пара при 100 ºC имеет почти в семь раз больше тепла, чем кипящая вода.
Пар способен проникать в объекты с более прохладными температурами, потому что после того, как пара контактирует с более холодной поверхностью, он немедленно конденсируется в воду, производя сопутствующее уменьшение в размере в 1 870 раз в объеме пара. Это создает негативное давление в точке конденсации и привлекает больше пара в область. Конденсация продолжается до тех пор, пока температура поверхности конденсации меньше, чем у пара; После уравновешивания температуры образуется насыщенная пара. Достижение высокого и даже содержания влаги в среде паровой воздуха важно для эффективной автоклавирования. Способность воздуха переносить тепло напрямую связана с количеством влаги, присутствующей в воздухе.
Чем больше влага, тем больше тепла может быть переносится, поэтому пар является одним из наиболее эффективных носителей тепла. Поэтому пара также приводит к эффективному уничтожению клеток и коагуляции белков. Считается, что влажная тепло убивает микроорганизмы, вызывая коагуляцию важных белков. Другой способ объяснить это заключается в том, что когда тепло используется в качестве стерилизирующего агента, вибрационное движение каждой молекулы микроорганизма увеличивается до уровней, которые вызывают расщепление внутримолекулярных водородных связей между белками. Поэтому смерть вызвана накоплением необратимого повреждения всех метаболических функций организма.
Диаграмма автоклава изображает простоту его работы. По сути, Steam входит в камерную куртку, проходит через операционный клапан и попадает в заднюю часть камеры за перекрестной тарелкой. Он течет вперед и вниз через камеру и нагрузку, выходя из переднего дна. Регулятор давления поддерживает куртку и давление камеры как минимум 15 фунтов на кв. Защита от чрезмерного давления обеспечивается предохранительным клапаном. Условия внутри термостатически контролируются так, что тепло (больше пара) применяется до достижения 121ºC, когда начинается таймер, и температура поддерживается в течение выбранного времени.
Точки для достижения полного автоклавирования. Руководящие принципы для автоклавирования
Время/объем/масса/изоляция/концентрация микроба/и т.д. Вы должны подумать обо всех этих переменных! Не существует простой формулы, как долго для достижения стерильности необходимо автоклавировать определенный элемент. Вторичные контейнеры. Пластиковые или стальные контейнеры (лотки) обычно используются для содержания материала во время автоклавирования, поскольку важно сдерживать разливы. Но не забывайте, что такие контейнеры изменяют природу автоклавного запуска. Полипропиленовые пластиковые кастрюли с 6 -дюймовыми сторонами предпочитают над полиэтиленом и полистиролом, потому что они могут противостоять автоклавированию без плавления. (Никогда не автоклавируйте пластиковый предмет- как поднос- если вы не уверены, что он может справиться с тепло.
Индикаторы
Это инструменты, используемые для проверки процесса автоклавирования. Однако используйте это с осторожностью. Индикаторы ленты можно использовать только для проверки того, что автоклав достиг нормальных рабочих температур для дезактивации, и не то, что пробег был достаточно длинным. Биологические индикаторы могут использоваться в тестировании эффективности процесса автоклаве для эффективной стерилизации лечения содержимого, однако это утомительно, и мы обычно этого не делаем. Будьте осторожны с пакетами, обернутыми слишком плотно. Воздух и пар не легко смешиваются. Воздух, тяжелее пар, обычно смещается на дно стерилизатора, а затем вытесняется через слив. Если ваши сухие предметы обернуты слишком плотно, воздух пойман в ловушку и не может сбежать. Он образует прохладные воздушные карманы в центре пакетов, не позволяя предметам достигать температуры, достаточных для убийства всех микроорганизмов.
Не забудьте изменить это время по мере необходимости! Например, требуется больше времени, если колбы в пластиковом подносе (который является стандартным методом); Если много бутылок близко друг к другу в подносе; Если камера полна нескольких подносов; Если жидкость содержит микробы; Если вы используете пластик вместо стеклянных контейнеров; и т.д. Поэтому вам, вероятно, нужно идти дольше, чем указанное выше времена. Просто чтобы быть в безопасности, при запуске автоклав убедитесь, что он достигает желаемого давления и температуры. Кроме того, прежде чем использовать автоклав, проверьте дренажный экран в нижней части камеры и очистите, если заблокированы. Если сито блокируется мусором, слой воздуха может образовываться в нижней части автоклав, предотвращая эффективную работу.
Стерилизатор UHT (сверхвысокая температурная стерилизация оборудования)
Оборудование предназначено для стерилизации концентратов пюре/пульпы, волокнистых жидкостей, чтобы обеспечить длительный срок годности. Стерилизатор UHT обычно используется для очень короткой термообработки при температуре приблизительно 140 ° C (135 — 150 ° C) всего в течение нескольких секунд. Это приводит к стерилизованному продукту с минимальным тепловым повреждением свойств продукта. Обработка UHT возможна только при проточном оборудовании. Таким образом, продукт стерилизуется до того, как его переносят в предварительно стерилизованные контейнеры в стерильной атмосфере. Он спроектирован с помощью цифрового расчета теплового количества, который контролирует точную температуру стерилизации и время охлаждения, тем самым снижая потерю вкуса/аромата/питания и обеспечивая астичность продукта. Это требует асептической обработки.
Существует два основных метода обработки UHT: прямое нагревание: продукт нагревается прямым контактом с паром питьевой или кулинарной качества. Основным преимуществом прямого нагрева является то, что продукт удерживается при повышенной температуре в течение более короткого периода времени. Для теплочувствительного продукта (например, молока) это означает меньший ущерб. Существует два метода прямого нагрева: (а) инъекция и (б) инфузия.
(а) Инъекция: пар высокого давления впрыскивается в жидкость предварительно нагретой паровой инжектором, что приводит к быстрому повышению температуры. После удержания продукт охлаждается вспышкой в вакууме, чтобы удалить воду, эквивалентный количеству используемого пара. Этот метод обеспечивает быстрое нагревание и охлаждение, а также летучие удаления, но подходит только для некоторых продуктов. Он энергоемкий, и поскольку продукт вступает в контакт с горячим оборудованием, существует потенциал для повреждения вкуса.
(б) Инфузия: пар жидкого продукта прокачивается через распределительное сопло в камеру пар высокого давления. Эта система характеризуется большим объемом пара и небольшим объемом продукта, распределенной на большой площади поверхности продукта. Температура продукта точно контролируется путем давления. Дополнительное время удержания может быть достигнуто с помощью использования пластин или трубчатых теплообменников, а затем охлаждение вспышки в вакуумной камере. Этот метод имеет несколько преимуществ: мгновенное отопление и быстрое охлаждение, никакое локализованное перегрев или сгорание и подходящее для продуктов с низкой и более высокой вязкостью. Косвенное отопление: нагревательная среда и продукт не находятся в прямом контакте, а разделены контактными поверхностями оборудования.
Применимо несколько типов теплообменников:
(а) Теплообменники пластины: аналогично тем, что используется в HTST, но рабочие давления ограничены прокладками. Скорости жидкости низкие, что может привести к неравномерному нагреву и сгоре. Этот метод является экономичным в пола, легко проверяется и позволяет потенциально регенерации.
(б) Трубчатые теплообменники: есть несколько типов: оболочка и трубка, оболочка и катушка, двойная трубка и тройная трубка. Все эти трубчатые теплообменники имеют меньше уплотнений, чем с пластинами. Это обеспечивает более высокое давление, таким образом, более высокие скорости потока и более высокие температуры. Нагревание более однородное, но трудно осмотреть.
(c) Сокращенные поверхностные теплообменники: Продукт протекает через трубку с рубашкой, которая содержит нагревательную среду, и соскребается с боковых сторон вращающимся ножом. Этот метод подходит для вязких продуктов и частиц (<1 см), таких как фруктовые соусы, и может быть скорректирован для различных продуктов путем изменения конфигурации ротора. Существует проблема с более крупными частицами; Длительное время процесса для частиц будет означать длинные участки, которые нецелесообразны. Это может привести к поврежденным твердым веществам и переработке соуса.
(d) Теплообменники с двойным коном: подходят для больших частиц, поскольку он включает в себя разделение твердых веществ/жидкостей и объединяет косвенное нагревание в двойном конусе (партия) с прямым нагревом жидкой порции (возможно, также поверхность, если он слишком вязкий). Сплошные кусочки подаются в двойную конус, медленно вращаются по горизонтальной оси с инъекцией пара и нагретыми поверхностями. Там нет сгорания, потому что они та же температура. Жидкость непосредственно нагревается паром отдельно, затем добавляется после предварительного охлаждения. Двойной конус действует как блендер и твердые вещества. Затем продукт сбрасывается в асептический наполнитель путем избыточного давления со стерильным воздухом. Используется для супов, рагу, моркови и овощей.
Непрерывные стерилизаторы
Использование непрерывных стерилизаторов после заполнения банок, бутылок и банок. Непрерывные стерилизаторы обеспечивают тщательный контроль над условиями обработки и, таким образом, производят более однородные продукты. Они производят постепенные изменения давления внутри банок, бутылок и банок и, следовательно, меньше нагрузки на швы по сравнению с пакетным оборудованием. Непрерывные стерилизаторы, например, Плита, охлаждающие, могут немного различаться по дизайну и размеру. Некоторые модели могут вместить до 25000 банок, бутылок или банок. Они несут их на конвейере через три секции туннеля, которые поддерживаются при разных давлениях для предварительного нагрева, стерилизации и охлаждения. Еда можно приготовить во время предварительного нагревания и стерилизации.
Вода повторно используется непрерывно, а вода добавляется, по мере необходимости заменить минимальные потери испарения, тем самым контролируя количество потребляемой воды и потребляемой энергии. Вода повторно используется для очистки, когда ее больше нельзя использовать при стерилизации. Таким образом, потребление воды и энергии уменьшается. Основные недостатки непрерывной стерилизации включают высокий уровень процесса, который будет потерян, если может произойти разрушение, а в некоторых проблемах может произойти коррозия металла и загрязнение термофильными бактериями, если не будут приняты адекватные меры предотвращения.
Стерилизатор горячего воздуха
Горячие воздушные печи — это электрические устройства, которые используют сухое тепло для стерилизации. Первоначально они были разработаны Луи Пастером. Как правило, они могут работать от 50 до 300 ° C, используя термостат для контроля температуры. Их изоляция с двойной стенкой сохраняет тепло и сохраняет энергию, и внутренний слой является плохим проводником, а внешний слой является металлическим. Существует также воздушное пространство между ними, чтобы помочь изоляции.
Циркуляционный вентилятор воздуха помогает в равномерном распределении тепла. Они оснащены регулируемыми проволочными сетчатыми лотками или алюминиевыми лотками и могут иметь переключатель рокера включения/выключения, а также индикаторы и управления температурой и временем удержания. Способность этих печи варьируется. Потребности питания варьируются от страны к стране, в зависимости от используемого напряжения и частоты (HERTZ).
Чувствительные к температуре ленты или биологические индикаторы с использованием бактериальных споров могут использоваться в качестве контроля, чтобы проверить эффективность устройства во время использования. Они не требуют воды, и в духовке не так много давления, в отличие от автоклава, что делает их более безопасными для работы. Это также делает их более подходящими для использования в лабораторной среде. Они намного меньше автоклавов, но все еще могут быть такими же эффективными. Они могут быть быстрее, чем автоклав, и могут быть достигнуты более высокие температуры по сравнению с другими средствами. Поскольку они используют сухую тепло вместо влажного тепла, некоторые организмы, такие как прионы, могут не быть убиты ими каждый раз, основываясь на принципе тепловой инактивации путем окисления.
Полный цикл предполагает нагревание духовки до требуемой температуры, поддержание этой температуры для надлежащего интервала времени для этой температуры, выключение машины и охлаждая статьи в закрытой духовке, пока они не достигнут комнатной температуры. Стандартные настройки для духовки горячего воздуха составляют: от 1,5 до 2 часов при 160 ° C (320 ° F) или от 6 до 12 минут при 190 ° C (374 ° F) плюс время, необходимое для предварительного нагрева перед началом цикла стерилизации Полем Если дверь открыта до времени, тепло уходит, а процесс становится неполным. Таким образом, цикл должен быть должным образом повторен по всему. Они широко используются для стерилизации статей, которые могут выдерживать высокие температуры и не сгореть, как стеклянная посуда и порошки.
Мембранный фильтровальный аппарат
В промышленности продуктов питания и напитков точное разделение частиц все более важно при производстве пива, яблочного сока и многочисленных молочных продуктов. Мембранная фильтрация является хорошим примером простой и эффективной технологии, используемой для повышения качества продуктов питания с отличными будущими перспективами. Мембранная фильтрация — это метод, который использует физический барьер, пористую мембрану или фильтр для разделения частиц в жидкости. Частицы разделяются на основе их размера и формы с использованием давления и специально разработанных мембран с различными размерами пор. Несмотря на то, что существуют различные методы фильтрации мембран (обратный осмос, нанофильтрация, ультрафильтрация и микрофильтрация, в порядке увеличения размера пор), все они направлены на разделение или концентрат веществ в жидкости.
В промышленности пищевых продуктов и напитков мембранная фильтрация является современной технологией для разъяснения, концентрации, фракционирования (разделение компонентов), опреснения и очищения различных напитков. Это также применяется к повышению безопасности продуктов пищевых продуктов при одновременном предотвращении термической обработки. Некоторые примеры конечных продуктов, использующих эту технику, — это фруктовые и растительные соки, такие как яблоко или морковь; сыры, такие как рикотта, мороженое, масло или немного ферментированного молока; Молочная продукция; Микрофильтрованное молоко; Безалкогольное пиво, вина и сидры и т. д.
Использование мембранной фильтрации предлагает широкий спектр преимуществ как для потребителя, так и для производителя. С одной стороны, технология фильтрации предлагает эффективный способ получить превосходное качество и безопасность, не разрушая фундаментальные сенсорные качества продукта. Он удаляет нежелательные ингредиенты, такие как микроорганизмы, Dregs или отложения, которые негативно влияют на качество продукта, что делает конечный продукт более привлекательным в текстуре и увеличивая срок годности. С другой стороны, это может снизить некоторые стадии производства и увеличить доходность, обладать высокой степенью селективности, улучшает контроль над производственным процессом и имеет низкие затраты на энергию.
Заключение
Стерилизация является одним из наиболее важных аспектов в пищевой промышленности, поскольку микроорганизмы, как известно, загрязняются в любой момент времени, такие как подготовка, обработка или упаковка. Соответствующее оборудование и процедуры должны быть разработаны для всего сырья, используемого для приготовления пищи и контактных поверхностей продуктов питания (стекло, посуда и т. Д.) И все, что может повлиять на безопасность пищевых продуктов. Оборудование стерилизации должно быть оценено на предмет адекватности с помощью процедур оценки и проверки. Приверженность предписанным письменным процедурам должна постоянно контролироваться, и следует вести записи для оценки долгосрочного соответствия.