Техническое руководство по промышленному консервированию рыбы в автоклавах. Конструктивные особенности производства. Требования к оборудованию

Консервное производство предназначено для создания подходящих условий, в которых могут осуществляться технологические операции по производству безопасных для потребителя продуктов питания и которые обеспечивают безопасную рабочую среду для всех сотрудников.

Консервное производство должно быть спроектировано таким образом, чтобы свести к минимуму любой риск загрязнения пищевых продуктов как со стороны оборудования, так и со стороны персонала, работающего на ней. При выборе места расположения консервного производства необходимо учитывать наличие запасов рыбы, наличие пустых банок, наличие рабочей силы, транспортные маршруты для доставки материалов и экспорта продукции, надежность коммунальных служб, таких как электроснабжение, источники водоснабжения и средства для удаления отходов. Также необходимо, чтобы территория была защищена от кражи или вредоносного заражения. Совсем недавно были высказаны опасения, что пищевые фабрики могут стать мишенями для биотерроризма, и компании, экспортирующие продукцию в Россию, обязаны предоставлять доказательства своих мер безопасности.

Водоснабжение и канализация

Вода используется на рыбоконсервном заводе для различных целей, некоторые из которых включают контакт с пищевыми продуктами. Если на консервном заводе имеются различные источники воды, отличающиеся по составу и используемые для различных целей, рекомендуется (а может быть, и обязательно), чтобы подающие трубопроводы имели цветовую маркировку, чтобы они не использовались не по назначению. Как правило, для охлаждения предварительно приготовленного тунца можно использовать водопроводную воду, в то время как колодезная вода может использоваться для менее важных целей, таких как мытье полов.

Приемлемое качество питьевой воды с точки зрения химических, микробиологических и органолептических показателей описано в Директиве ЕС по питьевой воде 98/83/EC (ЕС, 1998). Дренаж и очистка сточных вод и отходов является важной задачей для рыбоконсервных заводов. Возможно, действуют обширные местные экологические нормы, которые необходимо соблюдать.

Установки для очистки сточных вод дороги в монтаже, требуют значительных площадей и постоянного контроля за их работой. Первоначальное просеивание для удаления крупных частиц является необходимой процедурой, независимо от дальнейших обработок (отверстия диаметром 0,5–0,75 мм). Могут быть предусмотрены как вибрационные, так и вращающиеся сита. По возможности сточные воды из туалетов должны быть подключены к муниципальной системе. В противном случае они должны отводиться в септик. На консервном заводе образуется большое количество рыбных отходов, и в идеале на месте должен быть завод по производству рыбной муки, чтобы снизить транспортные расходы.

Тепловая стерилизация

Процесс обработки в автоклавах, при котором банки стерилизуются, является, пожалуй, наиболее важной операцией при производстве рыбных консервов. Автоклавы выпускаются различной конфигурации и сложности. Традиционные автоклавы представляют собой вертикальные или горизонтальные емкости, в которых банки стерилизуются насыщенным паром. Более современное оборудование неизменно располагается горизонтально и полностью управляется микропроцессором, что позволяет независимо регулировать температуру и давление. Теплоносителем может быть смесь пара и воздуха или перегретая вода. У всех типов машин есть свои преимущества и недостатки.

Цикл стерилизации

Цикл стерилизации состоит из нескольких определенных этапов. Ящики с консервными банками загружаются в пустой автоклав, и емкость закрывается. Существует подготовительная фаза, на которой автоклав доводится до температуры стерилизации (для автоклавов с насыщенным паром требуется вентиляция для удаления присутствующего воздуха). За приготовлением следует этап стерилизации, во время которого автоклав выдерживают при постоянной запрограммированной температуре, а затем охлаждают и выгружают. Банки следует охлаждать до температуры около 40°C, при которой выделяется достаточное количество тепла для облегчения сушки банок.

Жизненно важно, чтобы стерилизованные банки были полностью идентифицированы по сравнению с нестерилизованными. На это может повлиять использование термочувствительных этикеток или скотча, термочувствительные чернила, используемые для маркировки торцов банок, которые меняют цвет в процессе обработки, и, что немаловажно, организация зон стерилизации и последующей обработки. Не должно быть физической возможности перенести ящики с нестерилизованными банками в зону последующей обработки.

Автоклавы с насыщенным паром

Самая простая форма автоклава представляет собой стальной сосуд высокого давления, в котором банки нагреваются в атмосфере насыщенного пара. Они могут быть горизонтальными или вертикальными по конфигурации и рассчитаны на определенное количество ящиков с банками. Если автоклавы расположены вертикально, то для загрузки и разгрузки ящиков требуется механическая подъемная система. Преимущества автоклавов с насыщенным паром заключаются в следующем:

• Относительно простые устройства и, следовательно, недорогие;

• Работают при низком давлении, обычно 0,7–1,4 бар;

• Один регулятор, т.е. температуры, может управляться вручную.;

• Универсальность, может использоваться для различных продуктов и форматов банок;

• Пар является очень эффективным теплоносителем. При конденсации пара выделяется скрытая теплота испарения.

• Автоклавы с насыщенным паром требуют вентиляции для удаления всего присутствующего в них воздуха; и

• Нет возможности самостоятельно регулировать давление, чтобы автоклавы были более подвержены деформации банок (образованию выступов или обшивки). кроме того, они непригодны для использования в альтернативных формах упаковки, таких как пакеты-реторты или термически стерилизуемые пластиковые контейнеры.

Вентиляция автоклавов с насыщенным паром

Температура насыщенного пара прямо пропорциональна давлению. При изменении температуры изменяется и давление. Обычно рабочая температура автоклава, составляющая 121 °C, соответствует манометрическому давлению в один бар. Общее давление в автоклаве равно сумме давления воздуха и давления пара. Общее давление в автоклаве постоянно и составляет 1 бар. Если в определенном месте автоклава имеется остаточный воздух, давление которого составляет 0,3 бар, то давление пара должно составлять 0,7 бар. Это давление пара соответствует температуре 115,4 °C. Следовательно, в этом месте существует вероятность того, что банки могут быть недостаточно простерилизованы.

Автоклавы с насыщенным паром оснащены вентиляционной трубкой, сливным отверстием, клапаном регулирования подачи пара и перепускным клапаном управления. В начале процесса выпуска оба клапана полностью открыты. При открытом байпасе пар подается полностью до тех пор, пока температура автоклава не достигнет 100 °C при закрытом сливе. Затем пару дают возможность интенсивно выдуваться через вентиляционную трубу в течение периода времени, определенного в ходе исследований распределения температуры, пока не будет считаться, что весь воздух удален. Затем выпускной клапан закрывается, и подача пара сокращается за счет перекрытия перепускного клапана и регулирования температуры с помощью терморегулятора.

Автоклавы для стерилизации с избыточным давлением

Эти автоклавы изготовлены из нержавеющей стали с полным микропроцессорным управлением, позволяющим независимо программировать температуру и давление на протяжении всего цикла стерилизации.

Существует два основных типа банок: те, в которых в качестве теплоносителя используется перегретая вода, и те, в которых используется смесь пара и воздуха. Температура кипения воды при атмосферном давлении составляет 100°. Повышая давление, можно поддерживать воду в жидкой фазе и использовать ее в качестве теплоносителя внутри автоклава. Автоклавы с перегретой водой сконструированы таким образом, что банки полностью погружены в воду или в них используется относительно небольшое количество воды, изначально имевшееся в основании автоклава. В последнем случае вода циркулирует через внешний теплообменник, а затем возвращается обратно либо через душевую насадку, так что вода попадает вертикально через ящики, либо через распылительные форсунки, расположенные по всей длине автоклава.

Пар и холодная вода поочередно подаются во внешний теплообменник, так что циркулирующая вода сначала нагревается во время стерилизации, а затем охлаждается во время охлаждения. Преимущество заключается в том, что вода, контактирующая с банками, сама стерилизуется и не требует дополнительного хлорирования. Однако важно, чтобы логика микропроцессора не позволяла доливать воду в автоклав на этапе охлаждения.

При использовании автоклава с дождевой водой в начале процесса температура циркулирующей воды немного снижается по мере того, как она проходит через емкости внутри автоклава. Поэтому обычно в течение первых пяти минут этапа стерилизации в термическом процессе температура повышается примерно на три градуса. Паровоздушные автоклавы отличаются тем, что температура внутри автоклава регулируется подачей пара, а давление — подачей сжатого воздуха. Благодаря большому электрическому вентилятору, установленному в задней части автоклава, газовая смесь становится однородной по составу во всему автоклаву.

Паровоздушная смесь проходит горизонтально через корпус банок и возвращается в вентилятор через перегородки, расположенные вдоль внутренних стенок автоклава. Паровоздушные автоклавы, благодаря горизонтальному потоку газа, идеально подходят для обработки пакетов-реторт, которые во время стерилизации укладываются плашмя на специально разработанные лотки. При работе паровоздушных автоклавов важно убедиться в том, что вентилятор работает в полную силу, в противном случае может произойти локализация процесса стерилизации.

Автоклавы с водой полного погружения состоят из двух камер. Верхняя камера, по сути, является бойлером и содержит перегретую воду. В начале термического процесса эта вода быстро разливается по банкам в нижней емкости. Следовательно, время приготовления быстро увеличивается, а температура регулируется подачей пара. Давление регулируется подачей воздуха в верхнюю емкость. В конце цикла стерилизации в нижнюю емкость подается холодная вода, а горячая подается обратно в верхний котел. Таким образом, достигается определенная экономия энергии. В некоторых автоклавах с водой полного погружения ящики с банками вращаются внутри нижней емкости. Это способствует теплопередаче продуктов, которые нагреваются за счет принудительной конвекции, но вряд ли будет полезно для рыбных консервов, в которых большая часть теплопередачи происходит за счет теплопроводности.

Охлаждающая вода

Если в автоклав подается холодная вода для обеспечения охлаждения при непосредственном контакте с банками, ее необходимо продезинфицировать, чтобы свести к минимуму риск инфицирования при утечке. Охлаждающая вода чаще всего подвергается санитарной обработке путем введения хлора, который вводится в воду путем добавления раствора гипохлорита натрия или газообразного хлора до первоначального уровня около 5 частей на миллион.

Для обеспечения санитарной обработки воды необходимо время контакта не менее 20 минут, и последнее требование заключается в том, чтобы в охлаждающей воде в месте слива из реторты не было остаточного хлора. Уровень свободного остаточного хлора удобнее всего измерять с помощью реагента DPD. Получается розовое окрашивание, интенсивность которого можно измерить с помощью компаратора и которое пропорционально концентрации.

Банки сразу после обработки становятся влажными, и состав на двойном шве не успевает полностью схватиться. Поэтому они могут быть подвержены заражению после обработки. Важно, чтобы банки не трогали вручную, пока они не остынут и не высохнут. Для этой цели следует предусмотреть специальное место с ограниченным доступом. Также очень важно, чтобы стерилизованные банки были полностью идентифицированы по сравнению с нестерилизованными. На это может повлиять использование термочувствительных этикеток или скотча, термочувствительных чернил, которые меняют цвет, а также организация зон стерилизации и последующей обработки.

Контроль качества

Функция лаборатории контроля качества заключается в проведении испытаний, подтверждающих соответствие (или иное несоответствие) продукции и технологическим процессам. Это может включать физические, химические, микробиологические и сенсорные испытания. Вполне вероятно, что объем проводимых исследований относительно ограничен, и более специализированные анализы могут проводиться по контракту с внешними аккредитованными лабораториями. Также может случиться так, что местный компетентный орган потребует проведения параллельных анализов (как правило, на содержание гистамина) перед выпуском продукта на экспорт.

На консервном предприятии важно, чтобы работа лаборатории не приводила к загрязнению пищевых продуктов, находящихся на предприятии. Лаборатория должна располагаться отдельно от производственных помещений, при необходимости должны быть предусмотрены вентиляционные отверстия, выходящие наружу, а дренаж не должен попадать обратно в производственные помещения. Помещения лаборатории необходимы для выполнения различных функций. Необходимо, чтобы сенсорное тестирование проводилось в отдельном месте, отдельно от химического и микробиологического тестирования.

Графики тестирования должны быть определены и в некоторых случаях могут быть оговорены организациями-заказчиками. Лица, проводящие тестирование, должны быть соответствующим образом обучены аналитическим процедурам, которые они должны выполнять. Такое обучение должно быть запротоколировано. Следует использовать признанные методы анализа, например, опубликованные Международной организацией по стандартизации (ISO) или в официальном учебнике AOAC по методам анализа.

Пар

Пар является основным теплоносителем, используемым для нагрева варочных панелей и автоклавов. Потребность в паре и, как следствие, мощность котла зависят от количества и типа используемых автоклавов, а также от того, как спланированы циклы стерилизации. Потребность в паре пропорциональна разнице между температурой внутри автоклава и заданной температурой процесса. Следовательно, потребность в паре наиболее высока на этапе приготовления и уменьшается по мере приближения автоклава к заданной температуре.

Спрос на пар будет пропорционально выше, если технологический регламент позволяет одновременно доводить до нужной температуры два или более автоклава. Как правило, оптимальное время доводки должно составлять порядка 8-12 минут, и котел (котлы) должны быть соответствующего размера. Простые автоклавы с насыщенным паром работают при значительно более низком давлении — около одного бара, в отличие от автоклавов с избыточным давлением, для которых требуется подача пара в пределах 6 бар.

Все автоклавы должны быть протестированы на безопасное рабочее давление, и обязательно должны быть установлены соответствующие редукционные клапаны между системой подачи пара в котел и автоклавом, чтобы не допустить превышения значения SWP.

В зоне автоклава должна быть предусмотрена индикация давления пара для информирования оператора автоклава, а также сигнализация на случай отключения подачи пара. При непосредственном контакте с пищевыми продуктами, например, при предварительном приготовлении, пар должен быть кулинарного качества. Следовательно, химикаты для очистки питательной воды в котле должны соответствовать назначению. Следует использовать фильтры для очистки готового пара, способные удалять все частицы размером более пяти микрон.

Вода

На консервных заводах вода является важным ресурсом для приготовления продукта, охлаждения автоклавов, подачи пара и очистки. Источником воды может быть муниципальное водоснабжение, частные колодцы или и то, и другое. Последующая обработка воды зависит от предполагаемого использования. Вся вода, используемая при приготовлении продукта, должна быть пригодна для питья.

Водопроводная вода должна соответствовать этому стандарту в пункте приема на заводе, а ответственность за соответствие лежит на муниципальных органах власти. Затем следует взять пробы воды в различных точках отбора проб в системе распределения и подвергнуть микробиологическому анализу на наличие кишечной палочки и общее количество аэробных микроорганизмов при температуре 22°C. Как правило, после трехдневной инкубации при температуре 22°C общее количество микроорганизмов должно составлять менее 100 на миллилитр, и формы кишечной палочки не должны быть обнаружены ни в 100 мл из 95 процентов взятых проб, ни в любых двух последовательных пробах из этой серии.

Общий подсчет следует проводить еженедельно, а анализ на кишечную палочку — не реже одного раза в месяц. Перед использованием колодезную воду может потребоваться фильтровать через песчаные и/или угольные фильтры. Если вода будет использоваться для охлаждения банок в автоклавах, требуемая обработка будет зависеть от того, осуществляется ли охлаждение путем прямого контакта или непрямого, как в случае с автоклавами, оснащенными внешними теплообменниками. Если используется прямое охлаждение, вода должна быть подвергнута санитарной обработке. Наиболее часто используемой формой санитарной обработки является добавление хлора, либо в виде газообразного хлора, либо в виде гипохлорита натрия. Требование заключается в том, чтобы на выходе из автоклава в охлаждающей воде присутствовал свободный остаточный хлор. Нормальным считается показатель в 1 промилле.

В качестве альтернативы добавлению хлора охлажденную воду можно подвергать дезинфекции с помощью ультрафиолетового излучения, однако небольшой недостаток заключается в том, что после завершения обработки в воде не остается остаточного дезинфицирующего эффекта.

Ультрафиолетовые системы также используются для стерилизации воды. Однако в воде не сохраняется дезинфицирующий эффект, и если количество воды в трубопроводе, ведущем к месту применения, слишком велико, всегда может возникнуть необходимость в повторном загрязнении. Если используется непрямое охлаждение банок, то нет необходимости в дезинфекции воды.

Если консервный завод находится рядом с морем, существует также возможность использования морской воды для охлаждения банок. Однако в этом случае необходимо, чтобы теплообменник был изготовлен из титана, чтобы избежать коррозии металла от воздействия горячей подсоленной воды. Вода является дорогостоящим товаром, и перед повторным использованием было бы целесообразно рассмотреть возможность повторного использования воды через градирни. Эффективность охлаждения будет зависеть от температуры и скорости потока. Изготовители автоклавов должны предоставить рекомендации относительно потребности их оборудования в воде. В качестве ориентира, общий объем воды, необходимый для всех операций, рассчитан для консервного завода, перерабатывающего 20 тонн сырого тунца за 8 часов, в 80 м3/час, а для сардинной фабрики, перерабатывающей 15 тонн рыбы за 8 часов, в 70 м3/час.

Сжатый воздух

Сжатый воздух необходим для работы регулирующих клапанов и обеспечения давления в автоклавах. Давление воздуха требуется при охлаждении автоклавов с насыщенным паром, чтобы предотвратить вспучивание емкостей, а также в качестве избыточного давления в автоклавах с водой для поддержания воды в жидкой фазе. Скорость подачи воздуха имеет важное значение, и между воздушным компрессором и местом его применения должен быть установлен буферный резервуар, чтобы справляться с колебаниями спроса и предложения. Компрессор, если речь идет об автоклавах с водой, должен обеспечивать давление в системе распределения воздуха в 6 бар.