В отличие от пастеризованных продуктов, где допускается выживание термостойких микроорганизмов, целью стерилизации является уничтожение всех бактерий, включая их споры. Термическая обработка таких продуктов должна быть достаточно жесткой, чтобы инактивировать/убить наиболее термостойкие бактериальные микроорганизмы, которыми являются споры Bacillus и Clostridium. Пищевые продукты, упакованные в герметичную тару, подвергаются воздействию температур выше 100°С в скороварках. Внутри продукта должна быть достигнута температура выше 100°C, обычно в пределах 110-121°C в зависимости от типа продукта. Продукты хранятся в течение определенного периода времени при температуре, необходимой для стерилизации, в зависимости от типа продукта и размера контейнера.
Если споры не полностью инактивированы, вегетативные микроорганизмы начнут расти из спор, как только условия снова станут благоприятными. Благоприятные условия будут существовать, когда термообработка завершена и продукты хранятся при температуре окружающей среды. Выжившие микроорганизмы могут либо испортить консервированные продукты, либо вырабатывать токсины, вызывающие пищевое отравление. Среди двух групп спорообразующих микроорганизмов Clostridium более термоустойчивы, чем Bacillus. Температура 110°C убивает большинство спор Bacillus за короткое время. В случае Clostridium для уничтожения спор за относительно короткое время необходима температура до 121°C. Такие температуры стерилизации необходимы для кратковременной инактивации (в течение нескольких секунд) спор Bacillus или Clostridium. Эти споры также можно уничтожить при несколько более низких температурах, но необходимо применять более длительные периоды термической обработки.
С микробной точки зрения было бы идеально использовать очень интенсивную термическую обработку, которая исключила бы риск выживания микроорганизмов. Однако большинство пищевых продуктов невозможно подвергнуть такому интенсивному тепловому стрессу без ухудшения их органолептических качеств или потери пищевой ценности (разрушение витаминов и белковых компонентов). Чтобы соответствовать вышеуказанным аспектам, необходимо достичь компромисса, чтобы поддерживать тепловую стерилизацию достаточно интенсивной для микробиологической безопасности продуктов и как можно более умеренной по соображениям качества продукции. «Коммерческая стерильность» подразумевает далеко не полное уничтожение всех микроорганизмов и спор, однако любые оставшиеся микроорганизмы и споры не смогут расти в пищевых продуктах в существующих условиях.
Комбинация времени и температуры необходима для инактивации большинства термоустойчивых патогенов и организмов, вызывающих порчу. Наиболее термоустойчивым возбудителем является Clostridium botulinum. Наиболее термостойкими (непатогенными) микроорганизмами, вызывающими порчу, являются Bacillus stearothermophilis и Clostridium thermosaccharolytom. Тяжелая обработка может привести к существенным изменениям пищевых и сенсорных характеристик. Двумя типичными формами стерилизованных продуктов являются: • Стерилизованная упаковка, при которой продукт упаковывается в контейнеры, а контейнер с продуктом затем стерилизуется, например, в контейнерах. консервирование, некоторые продукты в бутылках, реторт-пакеты • Продукты, прошедшие ультрапастеризацию или асептическую обработку, при которых продукт и упаковка стерилизуются отдельно, затем упаковка наполняется стерильным продуктом и герметизируется при определенных условиях, например. молоко длительного хранения, тетрапак или комбиблок, фруктовые соки, супы и т. д.
Консервированная еда
Консервы обрабатываются таким образом, чтобы они оставались стабильными при хранении. Они должны быть «коммерчески стерильными». Это означает, что если какие-либо микробы выживут в процессе обработки, они не смогут размножаться (и, следовательно, портить содержимое) при нормальных условиях хранения банки. Большинство консервированных продуктов стерильны (т.е. в них отсутствуют живые организмы), но некоторые из них могут содержать жизнеспособные организмы, которые не могут расти из-за неподходящих условий, например • Вода • Температура • pH • Активность воды • Консерванты Если консервы испорчены микробной порчей, изучение типов микробов, вызвавших ее, может выявить досадные ошибки при обработке или обращении.
Условия, влияющие на рост микроорганизмов
Вода
Содержание воды и доступность воды Aw могут влиять на рост микробов в пище. (См. Технический документ по воде)
Температура
Температура влияет на скорость роста микробов, а также на то, какие микробы будут расти. Микробы растут быстрее всего при оптимальной температуре. Для удобства микробы можно разделить на группы, имеющие схожую оптимальную температуру роста.
Требования к кислороду
В зависимости от их потребности в кислороде микроорганизмы можно разделить на три основные группы. • Аэробы – могут расти только в присутствии кислорода. • Анаэробы – могут расти только в отсутствие кислорода. • Факультативные анаэробы – адаптируются. Лучше всего растет в аэробных условиях, но может расти и в анаэробных условиях.
рН
Что касается pH, микробы имеют идеальные диапазоны pH, в которых они растут, следующим образом: Таблица: Диапазоны pH для роста микробов.
Процесс и оборудование стерилизации
Процесс стерилизации консервированной продукции можно разделить на три этапа. С помощью теплоносителя (воды или пара) температура продукта повышается от температуры окружающей среды до необходимой температуры стерилизации (фаза 1 = фаза нагрева). Эта температура поддерживается в течение определенного времени (фаза 2 = фаза выдержки). На этапе (фаза 3 = этап охлаждения) температура в банке снижается путем введения в автоклав холодной воды.
Автоклавы или реторты
Чтобы достичь температуры выше 100°C («стерилизация»), термическую обработку необходимо проводить под давлением в скороварках, также называемых автоклавами или ретортами. В автоклавах или ретортах высокие температуры создаются либо за счет прямого впрыска пара, либо за счет нагрева воды до температуры выше 100°C, либо за счет комбинированного нагрева пара и воды. Автоклав должен быть оборудован термометром, манометром, предохранительным клапаном, клапаном для ручного сброса давления, предохранительным клапаном, обеспечивающим выпуск пара при достижении определенного давления, клапаном подачи воды и клапаном подачи пара. Клапан подачи пара применяется, когда автоклав работает с паром в качестве стерилизующей среды или когда пар используется для нагрева воды со стерилизующей средой.
Простые небольшие автоклавы
Обычно это вертикальные автоклавы с крышкой сверху. Через открытую крышку в автоклав загружают предметы, подлежащие стерилизации. Банки обычно помещают в металлические корзины. Корзины помещают в автоклав по отдельности или несколько, скрепив их друг на друга. Перед началом стерилизации крышку необходимо плотно зафиксировать на корпусе автоклава. Автоклав и крышка рассчитаны на давление до 5,0 бар. Эти типы автоклавов лучше всего подходят для небольших предприятий, поскольку они не требуют сложных линий снабжения и должны быть доступны по доступным ценам.
Большие автоклавы
Обычно они расположены горизонтально и загружаются через переднюю крышку. Горизонтальные автоклавы могут быть построены как система с одним или двумя резервуарами. Преимущество систем с двумя резервуарами заключается в том, что вода в верхнем резервуаре нагревается до температуры стерилизации и выпускается в нижний (технологический) резервуар, когда он загружен и герметично закрыт. Используя систему с двумя резервуарами, термообработку можно начать немедленно, без длительного нагрева технологического резервуара, а горячую воду впоследствии можно повторно использовать для немедленного использования в следующем цикле стерилизации. Если в качестве стерилизующей среды вместо воды используется пар, впрыск пара в автоклав с одним резервуаром мгновенно поднимет температуру автоклава, необходимую для процесса.
Ротационные автоклавы
Другая используемая технология — это ротационные автоклавы, в которых корзина с банками вращается во время стерилизации. Этот метод полезен для банок с жидким или полужидким содержимым, поскольку он обеспечивает эффект смешивания жидких/полужидких продуктов, что приводит к ускоренному проникновению тепла. Процесс стерилизации может быть сокращен и обеспечено лучшее органолептическое качество товаров. На заключительном этапе процесса стерилизации изделия необходимо как можно быстрее охладить. Эту операцию проводят в автоклаве путем введения холодной воды. Контакт холодной воды с паром приводит к его конденсации с быстрым падением давления в автоклаве. Однако избыточное давление, возникающее при термической обработке внутри банок, банок или пакетов, сохраняется в течение определенного периода времени.
На этом этапе, когда внешнее давление низкое, но давление внутри контейнеров все еще высокое из-за высоких температур, разница давлений может вызвать необратимую деформацию контейнеров.
Поэтому следует избегать высокой разницы давлений между автоклавом и тепловым давлением в контейнерах. Обычно это достигается путем подачи сжатого воздуха в автоклав на начальном этапе охлаждения. Достаточное гидростатическое давление подаваемой охлаждающей воды может также создавать противодавление, так что в особых случаях, в частности, когда используются прочные металлические банки, Давление воды может быть достаточным, а сжатый воздух может не потребоваться. Для стабилизации металлических банок в крышках, дне и корпусах могут быть отлиты стабилизирующие ободки.