Контейнеры для термоконсервации пищевых продуктов должны быть герметично закрыты и герметичны во избежание повторного загрязнения микрофлорой окружающей среды. Большая часть термически консервированной продукции находится в металлической таре (банках). Другие упакованы в стеклянные банки или пластиковые или ламинированные пакеты из алюминия и пластика.
Металлические контейнеры представляют собой банки или «банки»
Изготовлены из жести. Обычно они цилиндрические. Однако существуют и другие формы банок, например, прямоугольные или грушевидные банки. Белая жесть представляет собой стальную пластину, покрытую оловом с обеих сторон электролитическим способом. Стальной корпус обычно имеет толщину от 0,22 до 0,28 мм. Слой олова очень тонкий (от 0,38 до 3,08 мкм). Кроме того, внутренняя поверхность банок покрыта синтетическим составом, предотвращающим любую химическую реакцию жести с содержащимися в ней продуктами питания.
Жестяные банки состоят из двух или трех элементов. В случае стальных банок, состоящих из трех частей, они состоят из корпуса и двух торцов (дна и крышки). Корпус изготовлен из тонкой стальной полосы, меньшие концы которой спаяны между собой, придавая цилиндрическую форму. Современные банки паяются индукционной пайкой, а область пайки изнутри покрывается боковой полосой для защиты и покрытия шва. Использование свинцово-паянных консервных банок было прекращено десятилетия назад. Следовательно, риск попадания ядовитого свинца в консервы больше не существует.
Стальные банки, состоящие из двух частей, имеют крышку, аналогичную банкам из трех частей, но дно и корпус состоят из одной детали, которая отливается из круглого плоского куска металла в чашку. Эти чашеобразные детали могут быть мелковытянутыми (с короткой боковой стенкой) или глубокой вытяжкой (с более длинными боковыми стенками). Однако длина боковых стенок ограничена из-за низкой формовочной способности стали (пример: банки для тунца 42/85 мм, т.е. боковая стенка: диаметр = 1:2).
Алюминий часто используется для изготовления банок меньшего размера, которые легко открывать. Алюминиевые банки обычно представляют собой банки, состоящие из двух частей глубокой вытяжки, т. е. корпус и нижний конец изготовлены из одной детали, и после операции наполнения запаивается только верхний конец. Преимуществами алюминиевых банок по сравнению с жестяными являются их лучшая способность к глубокой вытяжке, малый вес, устойчивость к коррозии, хорошая теплопроводность и простота переработки. Они менее жесткие, но более дорогие, чем банки из стальной пластины.
Стеклянные банки
Стеклянные банки иногда используются для мясных продуктов, но они используются нечасто из-за их хрупкости. Они состоят из стеклянного корпуса и металлической крышки. Фальцевая панель металлической крышки имеет подкладку из синтетического материала. Стеклянные крышки на банках закрываются с помощью резинового кольца.
Ретортируемые пакеты
Ретортируемые пакеты, представляющие собой контейнеры, изготовленные либо из ламинатов только из синтетических материалов, либо из ламинатов из алюминиевой фольги с синтетическими материалами, приобретают все большее значение в термической консервации пищевых продуктов. Термостабилизированные ламинированные пакеты для пищевых продуктов имеют уплотняющий слой, который обычно представляет собой полимер ПП (полипропилен) или ПП-ПЭ (полиэтилен), а внешние слои обычно изготавливаются из полиэстера (ПЭТФ) или нейлона. Их можно использовать для сосисок в рассоле, готовых мясных блюд и т. д. Из некоторых ламинированных пленок, например, полиэфира/полиэтилена (PETP/PE) или полиамида/полиэтилена (PA/PE), можно изготовить относительно жесткую тару. , обычно методом глубокой вытяжки. Одним из преимуществ автоклавируемых пакетов/ламинированных контейнеров является их хорошая теплопроводность, которая позволяет значительно сократить необходимое время термообработки и, следовательно, положительно влияет на органолептическое качество продукта.
Очистка емкостей перед заполнением
Жесткую тару (банки, стеклянные банки) на мясоперерабатывающие предприятия поставляют открытой, т.е. с отдельными крышками. При транспортировке и хранении внутри банок может оседать пыль, которую необходимо удалять перед наполнением банок. Это можно сделать на мелкомасштабном уровне, промывая банки вручную горячей водой. Консервные линии промышленного производства оснащены установками паровой очистки, где перед розливом в банки продувают пар.
Закатка банок
После заполнения банки смесью продуктов ее герметизируют герметичной механической конструкцией — так называемым двойным швом. Двойной шов в своей окончательной форме состоит из трех слоев крышки (D, черного цвета) и двух слоев основного материала (D, полосатого). Слои должны значительно перекрываться, а все кривые должны иметь закругленную форму, чтобы избежать мелких трещин. Каждый двойной шов выполняется за две единичные операции, называемые «первой операцией» (А, В) и «второй операцией» (С, D).
Банку, накрытую крышкой, помещают на опорную плиту закаточной машины. Банка перемещается вверх, а закаточный патрон удерживает крышку на месте. Давление, прикладываемое к банке со стороны опорной пластины, может регулироваться и должно быть достаточно сильным, чтобы обеспечить одновременное движение крышки и банки во избежание стирания герметизирующего состава. При первой операции крючок крышки и крючок корпуса сцепляются путем скатывания их друг в друга с помощью закаточного валика с глубоким и узким пазом. Крючок корпуса теперь почти параллелен крючку крышки, а изгиб крышки прилегает к стенке корпуса банки или касается ее. На второй операции сцепленные крючки сжимаются закаточным валком с плоским и широким пазом. Морщины разглаживаются, а материал на основе каучука равномерно распределяется по шву, заполняя все имеющиеся зазоры, в результате чего получается герметично закрывающийся контейнер.
Конструкция закаточных валков
Закаточные валки для первой и второй операций сконструированы по-разному, чтобы облегчить соответствующие операции. Закапывающий валик для первой операции имеет глубокую, но узкую канавку для соединения тела и закладок крышки (скатывания закладок друг в друга). Закапывающий валик для второй операции имеет плоскую, но широкую канавку для прижатия переплетенных крючков друг к другу (запечатывания шва). ). Первое действие (первый валок) — раскатывание (сцепление) крючков, второе действие (второй валок) — сжатие (запечатывание) шва.
Проектирование процессов тепловой стерилизации
Кривая смертности (значение D) При слегка повышенных температурах большинство микробов будут быстро расти и размножаться. При относительно высоких температурах микробы могут быть уничтожены. Однако внутри любой популяции микробов одного и того же вида существует множество вариаций: большинство из них погибнет относительно быстро, другие могут выжить гораздо дольше. Если популяция микробов содержится при постоянной высокой температуре, количество выживших спор или клеток, построенное в зависимости от времени (в логарифмическом масштабе), будет выглядеть как следующий график, который называется «кривой уровня смертности».
Этот график представляет собой прямую линию – его называют логарифмическим порядком смерти. Логарифмы относятся к степени, в которую необходимо возвести основание, чтобы получить заданное число. Например, если основание равно 10, то логарифм 1000 (записанный log 1000 или log10 1000) равен 3, поскольку 103 = 1000. «Кривая уровня смертности» представляет собой прямую линию, построенную в логарифмическом масштабе – это означает, что если в какой-то период времени число людей сократилось с 1000 до 100 (деленное на десять, иногда называемое «1 логарифмическое снижение»), то если бы вы держали микробы при одной и той же температуре в течение вдвое большего периода времени, число уменьшилось бы до 1 (деленное на 100, или «2 логарифмического уменьшения»).
Период времени для каждого «логарифмического уменьшения» называется временем десятичного сокращения или значением D. Например, значение D для Bacillus stearothermophillus, распространенного микроорганизма, вызывающего порчу, при 121°C составляет около 4 минут. Это означает, что если у вас есть банки с пищевым продуктом, каждая из которых содержит 1000 таких спор, и вы храните продукт при постоянной температуре 121°C. • Через 4 минуты (значение 1 D) в каждой банке останется 100 спор (1 логарифм сокращение) • Через 8 минут (двойное значение D) в каждой банке будет выживать 10 спор (2 логарифмических сокращения) • Через 12 минут (3-кратное значение D) в каждой банке будет выживать по 1 споре (3 логарифмических сокращения) )
Если этот пищевой продукт с первоначальным количеством 1000 спор Bacillus stearothermophillus выдержать в течение 16 минут при температуре 121°C, это приведет к 4-кратному логарифмическому сокращению, или к выживанию 0,1 споры в каждой банке. 0,1 споры на банку означает, что в среднем в каждой группе из десяти банок выживет одна спора. После выдержки в течение 20 минут на 100 банок будет одна спора и так далее.
Исходя из этого: • Чем выше количество микробов, присутствующих изначально, тем больше времени требуется, чтобы снизить их количество до приемлемого уровня. Поэтому сырье хорошего качества и гигиеническая предварительная обработка необходимы для обеспечения коммерческой стерильности перерабатываемого продукта. • Теоретически невозможно уничтожить все клетки – поэтому мы снижаем вероятность порчи до приемлемо небольшого числа – возможно, 1. в 1 миллион. Вероятность выживания патогена должна быть еще меньше – возможно, около одного миллиарда или меньше. • Вышеупомянутое относится к хранению продукта при постоянной температуре. Помните, что уничтожение микробов зависит от температуры: при более высоких температурах они погибают быстрее. Поэтому можно ожидать, что если вы увеличите температуру, время десятичной редукции (значение D) уменьшится.
Кривая времени термической смерти (TDT)
Если построить график зависимости D-значения от времени (опять же в логарифмическом масштабе), график будет очень похож на предыдущий. Эта кривая называется кривой времени термической смерти (TDT). На этот раз прямой график означает, что если вы измените температуру на определенную величину, значение D изменится в 10 раз. Если вы изменили его в два раза больше, значение D изменится в 100 раз. Изменение температуры, вызывающее десятикратное изменение значения D, называется этим значением z.
Значение z для Bacillus stearothermophillus составляет 10°C. Помните, что значение D для этого микроорганизма при 121°C составляет 4 минуты. Следовательно, если вы подержите содержащую этот микроорганизм температуру 111 °C (10 °C или одно значение z менее 121 °C), значение D составит 400 минут. То есть для Bacillus stearothermophillus 4 минуты при 121°C будут иметь тот же эффект (уменьшение количества спор на один логарифм), что и 40 минут при 111°C, что будет иметь тот же эффект, что и 400 минут при 101°C. Очевидно, почему использование высоких температур обработки является преимуществом. Значения D у разных микробов сильно различаются – например, значение D Clostridium botulinum при 121°C составляет около 0,21 минуты. Однако значение z микроорганизмов близко к 10°C.
Некоторые факторы, влияющие на термостойкость микроорганизмов
На термостойкость микроорганизмов влияет ряд факторов. Наиболее важными являются: Тип микроорганизма – виды и штаммы различаются, споры более устойчивы, чем вегетативные клетки. Условия во время роста клеток или образования спор – напр. Споры, образующиеся при более высокой температуре, более термостойки, стадия роста и тип среды, в которой они растут, также могут влиять на термостойкость. Условия во время термообработки, включая pH. Патогенные бактерии и бактерии, вызывающие порчу, менее термостойки при более кислом (низком) pH, дрожжи и грибы более устойчивы к кислоте, но менее термостойки, чем бактериальные споры. Ой, влажное тепло более эффективно, чем сухое. Состав – например. Белки, жиры и высокая концентрация сахарозы повышают термостойкость. Значения D и z ферментов обычно находятся в том же диапазоне, что и у микроорганизмов, но некоторые из них очень термоустойчивы.
Проектирование процессов тепловой стерилизации
При проектировании тепловых процессов необходимо: • Принимать во внимание тип микроорганизма (определяемый в основном проводимостью пищи, например, кислотностью) и его термостойкость. • Приводить к приемлемо низкой вероятности выживания спор. • Быть эффективным во всех частях пищи. В продуктах с низким содержанием кислоты Clostridium botulinum является наиболее опасным, термостойким спорообразующим патогеном (D121=0,1–0,2 мин). Он анаэробен и поэтому может выжить и расти в закрытой банке. Его разрушение является минимальным требованием тепловой стерилизации. Это часто интерпретируется как процесс «12D», то есть продукт должен быть обработан в 12 раз выше значения D микроба. Для Clostridium botulinum этот процесс эквивалентен примерно 2,5 минутам при температуре 121°C – этот процесс широко известен как «варка ботулина». Обычно требуется более суровая термическая обработка для уничтожения других, более термостойких бактерий, вызывающих порчу. Например, Bacillus stearothermophillus (термофил – не растет при температуре ниже 35°C, поэтому правильное охлаждение банки важно) может вызвать дефект «плоский кислый». Его значение D при 121°C обычно составляет около 4 минут, но оно не имеет значения для здоровья.
Микроорганизмы, вызывающие порчу, быстро погибают при температуре около 90°C. Поэтому минимальная обработка, применяемая к продуктам с высоким содержанием кислоты, часто включает в себя обеспечение того, чтобы каждая часть продукта достигла температуры не менее 95°C, например. пастеризация. В кислых продуктах, где pH близок к 4,5 (например, таких продуктах, как помидоры и груши), Clostridium Butyricum может вызвать порчу. Это распространенный почвенный микроорганизм, который легко растет на поверхностях пищевых растений. Он не уничтожается процессами, обычно используемыми для кислых продуктов, и может вызвать набухание/лопание банок примерно через 2 недели.
Значение Fo
Степень термической обработки, примененной к пищевому продукту, можно измерить с помощью концепции F-значения. Данная концепция практикуется на консервных заводах, в частности, в рамках системы HACCP. Размер и формат банок имеют первостепенное значение для скорости проникновения тепла. Температуры, которые должны быть достигнуты в «холодной точке» банки, куда тепло поступает последним, в маленьких банках достигаются быстрее из-за более короткого расстояния до источника тепла, чем в больших банках.
Значение Fo является мерой «стерилизующей ценности» процесса. Его можно рассматривать как время, необходимое при температуре 121°C для уменьшения количества микробов на ту же величину, что и в рассматриваемом процессе. Помните, что процессы не всегда проводятся при температуре 121°C, и, конечно же, температура продукта не является постоянной при этой температуре на протяжении всего процесса. Таким образом, это обеспечивает основу для сравнения различных процедур тепловой стерилизации. Если два процесса имеют одинаковое значение Fo, они обеспечивают одинаковый уровень стерилизации. Температура 121°C — это просто условное обозначение, в этой конкретной температуре нет ничего особенного. Зачем выбирать и выключать температуру вроде 121°C? В прошлом кто-то решил, что хорошей эталонной температурой является 250°F, что соответствует 121°C. Точнее, это 121,1°С.
Концепция, аналогичная Fo, часто используемая при определении термической обработки пива и других продуктов с высоким содержанием кислоты, — это «единицы пастеризации» (или PU) — 1 PU эквивалентна пастеризации при 60°C в течение одной минуты. Таким образом, минимальная обработка продуктов с низким содержанием кислоты, «ботулиническая варка», имеет Fo 2,5 минут (т.е. 12*0,21 = 2,5 минут). Требуемый уровень термической обработки (Fo процесса) может варьироваться в зависимости от таких факторов, как pH и уровень углеводов, а также тип и ожидаемый уровень загрязнения микроорганизмами. Другие химические добавки также могут способствовать ингибированию микроорганизмов, например. соль, спирт, нитрит и мизин (последние два являются «споростатическими» и останавливают прорастание спор, что позволяет использовать меньшие условия обработки). Также некоторые продукты требуют дополнительной обработки для достижения необходимого уровня готовки, например: запеченная фасоль должна быть достаточно мягкой. Таблица: Значения F (в минуту) для диапазона температур от 100°C до 135°C
Фактор летальности «L»
Учитывая, что Fo основано на постоянной эталонной температуре 121°C, но продукт в основном имеет другую температуру, как можно рассчитать Fo? В этом и заключается цель коэффициента летальности или «L-значения». Оно определяется как время при температуре 121,1°C, которое по значению стерилизации эквивалентно одной минуте при некоторой другой температуре. Одна минута при некоторой температуре принесет значение Fo в размере «L» минут, где «L» — значение Lo для рассматриваемой температуры. Значение L зависит от значения z рассматриваемого микроорганизма, но для большинства целей z=10°C. Значение L можно рассчитать по формуле или прочитать из таблицы. L = 10(T-121,1)/z Пример: Продукт выдерживают при температуре 118°C в течение 12 минут. Каково значение Fo этого процесса, если пренебречь другими периодами нагрева и охлаждения? По формуле значение L для 118°C составляет 0,490. То есть каждая минута при 118°C увеличивает значение Fo на 0,490 минуты. Следовательно, значение Fo этого процесса = 12 x 0,490 = 5,9 минуты. Расчет значения Fo при изменении температуры. В реальном ретортном процессе температура продукта непостоянна – он медленно нагревается, некоторое время остается при постоянной температуре, а затем снова остывает. Период нагрева и охлаждения продукта существенно влияет на тяжесть процесса. Чтобы рассчитать значение Fo такого процесса, вклад различных температур необходимо преобразовать в эквивалентное значение Fo. Это достигается на основе значения L, как указано ранее.
Графический метод
Это включает в себя построение графика зависимости температуры продукта от времени, затем поиск значения L для каждой температуры и построение графика зависимости L-значения от времени. Площадь под этим графиком является мерой L-значения.
Трапецеидальное интегрирование или общий метод
Для этого метода определите значение L для каждого измерения температуры, сложите значение L, а затем умножьте на временной интервал в минутах между измерениями температуры (если температура измеряется каждую минуту, умножать не нужно). Очевидно, что интенсивность процесса связана со временем, проведенным при высоких температурах. Чем быстрее нагревается продукт, тем тяжелее будет процесс (при одинаковом времени процесса). На скорость нагрева продукта влияет ряд факторов. внутри контейнера: • Тип контейнера – например, стекло не является хорошим проводником тепла, поэтому можно ожидать, что продукт в стеклянной банке будет нагреваться медленнее, чем в металлической банке аналогичного размера/формы.
Размер и форма контейнера – очевидно, что для нагрева большого контейнера потребуется больше времени, чем для маленького. • Температура реторты – более высокая температура в реторте приведет к более быстрому нагреву, но также может привести к более интенсивной переработке продукта вблизи поверхности упаковки. • Перемешивание контейнеров приведет к увеличению скорости нагрева из-за смешивания содержимого контейнера, особенно с вязкими или полутвердыми продуктами. Перевернутое перемешивание лучше, чем осевое) • Тип продукта – очевидно, что разные продукты более или менее легко проводят тепло и имеют разную теплоемкость. Некоторые продукты более вязкие, чем другие, что может иметь особенно значительный эффект при перемешивании реторты. Поэтому разные продукты будут нагреваться с разной скоростью. • Свободное пространство – недостаточное свободное пространство также может повлиять на скорость нагрева, особенно в реторте с перемешиванием. Поэтому, если какой-либо из этих факторов изменится, серьезность процесса необходимо переоценить.