Оптимизация процесса стерилизации продуктов питания в автоклавах
В работе рассматриваются метод и диалоговое программное обеспечение, позволяющие оптимизировать по различным критериям процесс стерилизации продуктов питания в промышленных автоклавах. Рассматриваемый метод базируется на численном решении одной задачи оптимального управления для уравнения теплопроводности. В качестве основного алгоритма оптимизации используется зарекомендовавший себя на практике адаптивный случайный поиск. Разработанные и адаптированные под особенности решаемой задачи диалоговые средства делают рассматриваемый в статье метод легкодоступным для практического применения.
Ключевые слова: автоклав, стерилизация продуктов питания, оптимизация, диалоговое программное обеспечение.
1. Введение
Тепловая стерилизация в автоклавах остается по настоящий день наиболее распространенной и эффективной технологией, применяемой для консервирования продуктов питания [1]. В изготовлении консервов процесс тепловой стерилизации является самым главным и ответственным, так как от того, насколько корректно выполнена стерилизация, зависят: стойкость консервов при длительном хранении, качество итогового продукта или его пищевая ценность, и экономическая эффективность самого процесса стерилизации. Некорректно выполненная стерилизация с одной стороны может привести к тому, что в исходном продукте будут уничтожены не все вредоносные микроорганизмы, а с другой, привести к существенному разрушению основных питательных компонентов продукта [1,2,15]. Именно поэтому, очень важно при изготовлении консервов придерживаться так называемых режимов стерилизации, обеспечивающих как безопасность к употреблению получаемого продукта в течение установленного гарантией срока, так и необходимое содержание в продукте основных его питательных компонентов [1,2].
Стерилизация консервов выполняется в автоклавах, представляющих собой аппараты закрытого типа. Автоклавы бывают двух типов — вертикальные и горизонтальные. Наибольшее распространение в консервной промышленности получили вертикальные автоклавы, так как в них можно стерилизовать все виды консервов в жестяной и стеклянной таре. Весь процесс стерилизации можно разделить на несколько следующих этапов:
Этап 1. Загрузка; в автоклав заливается холодная вода, которая подогревается до некоторой заданной начальной температуры. При достижении заданной температуры в автоклав опускается продукция, и его крышка герметично закрывается.
Этап 2. Тепловая обработка; продукт подвергается тепловой обработке согласно выбранному процессу стерилизации. Процесс стерилизации определяет используемую для стерилизации температуру и время, в течение которого эта температура выдерживается.
Этап 3. Охлаждение; для плавного остывания в автоклав подают воду определенной температуры. На этом процесс стерилизации завершается.
Расчеты режимов стерилизации выполняются на базе различных эмпирических закономерностей, наиболее важными среди которых являются закономерности между количеством жизнеспособных вредоносных микроорганизмов и используемыми параметрами нагрева продукта [1,2,15]. Следующими по важности могут идти закономерности между параметрами нагрева и пищевой ценностью продукта. Таким образом, корректно подобранный режим стерилизации должен обеспечивать требуемую степень летальности процесса, т. е. отмирание существенной части вредоносных микроорганизмов, и при этом − не привести к значительному ухудшению органолептических показателей продукта, т.е. обеспечить требуемую пищевую ценность.
Режим стерилизации можно определить как следующую четверку:
,
где – время необходимое для повышения температуры в автоклаве до некоторой начальной температуры стерилизации, – продолжительность процесса стерилизации, – функция, выражающая зависимость температуры стерилизации от времени, – длительность снижения температуры от конечной температуры стерилизации до некоторой константной температуры. В случае если тождественно равна некоторой константе, то такой режим стерилизации в этой работе будет называться константным, иначе режим стерилизации будет называться вариабельным.
В пищевой промышленности для стерилизации консервов широко используются константные режимы стерилизации, так как они сравнительно проще в реализации. Однако, как показали многочисленные исследованиями, выполненные в том числе в работах [3−14], использование вариабельных режимов стерилизации позволяет в некоторых случаях значительно увеличить экономическую эффективность процесса стерилизации, обеспечивая при этом необходимый уровень летальности итогового продукта и не ухудшая его пищевой ценности (как правило, качество итогового продукта в этом случае улучшается). Увеличение экономической эффективности в этом случае достигается в основном за счет уменьшения времени функционирования стерилизационной установки. Использование вариабельных режимов позволяет более эффективно решать однокритериальные [3−8,9,10,11,13] и многокритериальные задачи оптимизации процесса стерилизации [8,12,14].
В настоящей работе рассматривается метод, использующий вариабельные режимы стерилизации для оптимизации по различным критериям процесса стерилизации продуктов питания в промышленных автоклавах [3−14]. Рассматриваемый метод базируется на численном решении одной задачи оптимального управления для уравнения теплопроводности. В качестве основного алгоритма оптимизации используется зарекомендовавший себя на практике адаптивный случайный поиск (СП) [11,13,14]. В этой работе предполагается, что подготовленные к стерилизации продукты питания упакованы в цилиндрические контейнеры. Для рассматриваемого метода автором была разработана программная система “OPT-PROx” (OPTimal PROfile), диалоговый интерфейс и функциональные возможности которой были адаптированы под особенности используемого метода. Это делает рассматриваемый в статье подход легкодоступным для применения на практике.
2. Стерилизующий эффект и пищевая ценность
Следующее выражение используются в консервной промышленности для подсчета величины стерилизующего эффекта (или степени летальности) [1,2,15]:
, (1)
где – температура в критической точке контейнера (точка, для которой в процессе стерилизации наблюдается наименьший нагрев продукта), – эталонная температура, которая в большинстве случаев берется равной 121.1°C, – константа термоустойчивости микроорганизмов (берется равной 10°C), – время, затраченное на стерилизацию.
Несколько критериев используется в консервной промышленности для определения качества (пищевой ценности) получаемого продукта [1,2,15]. В настоящей работе будет использоваться следующий интегральный критерий, характеризующий среднюю потерю витаминов в получаемом продукте:
, (2)
где T – температура внутри контейнера, – эталонная температура, которая в большинстве случаев берется равной 121.1°C, – константа термоустойчивости витаминов, – количественная характеристика скорости процесса разрушения витаминов, – константа, равная 100, – радиус контейнера, – диаметр контейнера,– время, затраченное на стерилизацию.
Использование в выражении (2) соответствующих значений для констант и позволяет вычислять значения других интегральных критериев пищевой ценности, например критерий, характеризующий степень разрушения ферментов [1,2,15].
3. Постановка задачи
Процесс прохождения тепла сквозь контейнер, наполненный некоторым продуктом, можно описать с помощью следующего уравнения теплопроводности в цилиндрических координатах [15]:
, (3)
со следующими граничными и начальными условиями:
(4)
где – температура, t – время, – коэффициент теплопроводности продукта, – радиус контейнера, – диаметр контейнера, – начальная температура продукта, – функция, выражающая зависимость температуры стерилизации от времени , .
Таким образом, для оптимизации процесса стерилизации необходимо найти функцию , доставляющую минимум некоторому функционалу, характеризующему эффективность проводимой стерилизации.
Следующие однокритериальные и многокритериальные задачи оптимизации процесса стерилизации уже рассматривались в работах других авторов.
Однокритериальные задачи
1) Максимизация пищевой ценности продукта при наличии ограничений на уровень летальности итогового продукта [3,4,11,13].
2) Минимизация времени стерилизации при наличии ограничений на уровни пищевой ценности и летальности итогового продукта [5,7,9,11,13].
3) Минимизация времени стерилизации при наличии ограничений на уровни пищевой ценности и летальности итогового продукта, а также – на количество энергии, затрачиваемой стерилизационной установкой [6].
Многокритериальные задачи
1) В работах [12,14] решены задачи оптимизации по двум различным критериям, отражающим качество итогового продукта, и по времени, затрачиваемому на процесс стерилизации.
2) В работе [8] решена задача оптимизации для случая, когда в одном автоклаве одновременно стерилизуются продукты в контейнерах двух различных типов, при этом обеспечивается режим стерилизации, удовлетворяющий заданным ограничениям для пищевой ценности и летальности итогового продукта.
В настоящей работе приведены примеры решения однокритериальных задач 1 и 2.
4. Метод решения
Сформулированные выше задачи оптимального управления успешно решаются численно путем ограничения класса управлений параметрическим семейством функций с последующей редукцией задачи отыскания экстремума функционала к задаче отыскания экстремума функции многих переменных. В работах [4−9] использовались кусочно-постоянные и кусочно-линейные управления, при этом размерность многоэкстремальной задачи оптимизации, полученной после редукции, достигала 50-60. В работе [10] авторы использовали для поиска оптимального управления функции sin и exp
В качестве метода оптимизации в этой работе используется зарекомендовавший себя на практике адаптивный случайный поиск [11,13,14], а также − некоторые его модификации, позволяющие в некоторых случаях улучшить адаптивные свойства СП и, тем самым, сократить количество вычислений целевой функции, необходимых для получения приемлемого решения. Последний факт является важным, так как краевая задача, определяемая выражениями (3) и (4), решается в этой работе конечно-разностным методом, и, для некоторых случаев, однократное вычисление целевой функции может занимать от 30 секунд до 60 секунд компьютерного времени.
4.1.Описание адаптивного случайного поиска
|
|
|
Рисунок 1. Пример изменения вида функции плотности вероятности распределения для двух переменных |
Далее приведем краткое описание используемого в работе адаптивного случайного поиска. Организацию процесса случайного поиска в общем виде можно представить следующим образом. Поиск разбивается на некоторое число шагов. На каждом шаге по определенному закону случайным образом выбираются значения вектора аргументов целевой функции, и подсчитывается значение целевой функции. На каждом шаге СП закон, по которому выбираются значения переменных изменяется таким образом, чтобы вероятность попадания в ε-окрестность истинного минимума увеличилась бы. Для этого используется информация, полученная на предыдущих шагах поиска. Не нарушая общности, можно сказать, что адаптацию СП под особенности целевой функции обеспечивает уменьшение дисперсии разброса вокруг точки наиболее предполагаемого нахождения оптимума. На рисунке 1 показано как изменяется вид функции плотности вероятности распределения для двух переменных в зависимости от количества шагов случайного поиска. На первом шаге СП, когда нет никакой информации о положении минимума, поиск ведется с равномерной плотностью распределения по всей области определения целевой функции (см. рис. 1a.). В процессе поиска происходит накопление информации о характере поведения функции цели, и вид функции плотности изменяется таким образом, что наиболее интенсивно поиск осуществляется в области предполагаемого расположения минимума целевой функции (см. рис. 1b). На заключительных шагах функция плотности распределения вырождается в дельта-функцию (см. рис 1c). Более подробно с алгоритмом случайного поиска можно ознакомиться в работах [11,13,14].
5. Полученные результаты
В таблице 1 приведены параметры, используемые далее в численных экспериментах. Следующие предварительные расчеты будут необходимы для демонстрации результатов оптимизации с использованием вариабельных режимов. На рисунке 2 изображена кривая, каждая точка которой определяет температуру и продолжительность стерилизации, необходимые для получения итогового продукта с минимально требуемым уровнем летальности. В свою очередь, для каждой точки кривой, изображенной на рис. 2 было подсчитано значение критерия качества продукта (2). Полученная таким образом кривая представлена на рисунке 3. Из рисунка 3 видно, что константный режим стерилизации обеспечивает максимально возможный уровень качества продукта, равный 53%. Как видно из рисунка 2 этот уровень стерилизации обеспечивается температурой стерилизации – 118 °C и продолжительностью стерилизации, равной 98 мин.
Таблица 1. Параметры, используемые в численных экспериментах.
|
Радиус R |
0.04375 |
|
Высота 2L |
0.1160 |
|
Коэффициент теплопроводности продукта |
1.5443× |
|
Начальная температура продукта |
71.0 °C |
|
Наименование микроорганизмов |
Baccillus stearothermophilus |
|
10 °C |
|
|
(°C) |
121.1 °C |
|
Используемый критерий качества продукта |
Средняя потеря витаминов |
|
25.56 °C |
|
|
178.6 min. |
|
|
121.11 °C |
|
|
Минимально необходимый уровень летальности |
8 min. |
Рисунок 2. Кривая определяющая зависимость продолжительности стерилизации от температуры стерилизации.
Рисунок 3. Кривая определяющая зависимость уровня пищевой ценности от продолжительности и температуры стерилизации.
5.1.Задача максимизации пищевого качества продукта
На рисунке 4 приведены полученные после 600 итераций адаптивного случайного поиска температурные кривые автоклава и критической точки контейнера. Уровень качества продукта при этом составил 55% против 53% обеспечиваемых константным режимом стерилизации, а продолжительность стерилизации – 89 мин., что на 9 минут меньше продолжительности соответствующего константного режима (см. рис. 3). Таким образом, вариабельный режим стерилизации обеспечил получение итогового продукта более высокого качества и за меньшее время стерилизации.
5.2.Задача минимизации времени стерилизации
В задаче минимизации времени стерилизации был выбран 50% уровень минимально возможного качества итогового продукта. Полученные после 700 итераций случайного поиска температурные кривые представлены на рис. 5. Продолжительность вариабельного режима стерилизации составила 65 мин., что на 5 минут меньше времени соответствующего константного режима стерилизации, т.е. режима, обеспечивающего 50% уровень качества продукта (см. рис. 3).
Рисунок 4. Температурные кривые автоклава и критической точки контейнера, соответствующие найденному оптимальному режиму стерилизации для задачи максимизации пищевого качества продукта.
Рисунок 5. Температурные кривые автоклава и критической точки контейнера, соответствующие найденному оптимальному режиму стерилизации для задачи минимизации продолжительности процесса стерилизации.
6. Описание диалоговой программной системы “OPT—PROx”
Диалоговая программная система “OPT-PROx” полностью реализует описанный выше подход к решению задач оптимизации процесса стерилизации. Программная система содержит следующие две рабочие вкладки (см. рис. 6):
· “Thermaldiffusivityestimation”: ориентирована на вычисление коэффициента теплопроводности продукта; процедура вычисления коэффициента теплопроводности базируется на использовании температурных кривых автоклава и критической точки контейнера, полученных экспериментально (температурная кривая автоклава используется для решения приведенной выше краевой задачи, а температурная кривая критической точки контейнера − для подсчета значения критерия, определяющего близость текущего коэффициента теплопроводности, подбираемого случайным поиском, к истинному).
· “Thermalprocessingoptimization”: ориентирована на решение однокритериальных задач оптимизации процесса стерилизации при наличии ограничений на уровни пищевой ценности и летальности итогового продукта.
Рисунок 6. Главное окно программной системы “OPT-PROx” и две ее основные рабочие вкладки: “Thermal diffusivity estimation” и “Thermal processing optimization”.
Далее рассмотрим эту вкладку более подробно. Группы диалоговых элементов, объединенных наименованиями “Heat transfer parameters”, “Retort temperature”, “Come-up time” и “Cooling” предназначены для параметризации используемой конечно-разностной схемы и вариабельного режима стерилизации (см. рис. 7). Группа диалоговых элементов “Thermal process lethality and quality parameters” предназначена для ввода констант, используемых для подсчета стерилизующего эффекта и критериев качества (пищевой ценности). Группа элементов “Optimization problem definition” позволяет пользователю сформулировать свою задачу оптимизации, выбрав из предоставленного списка требуемую целевую функцию и пометив необходимые ограничения. В правой части вкладки “Thermal processing optimization” расположены средства визуализации получаемого решения, позволяющие пользователю контролировать процесс оптимизации.
Рисунок 7. РHРРР Рабочая вкладка “Thermal processing optimization” и ее диалоговые элементы.
Программная система “OPT-PROx” снабжена файлом-справкой, достаточной для ознакомления со всеми ее возможностями, неупомянутыми в настоящей работе.
7. Заключение
Рассмотренный в работе метод позволяет повысить эффективность процесса стерилизации продуктов питания в промышленных автоклавах. Разработанная диалоговая система “OPT-PROx” делает представленный метод легкодоступным для практического применения.
Литература:
1. Флауменбаум Б.Л. Основы консервирования пищевых продуктов.- М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982,- 267 с
2. Бабарин В.П. Стерилизация консервов: Справочник. СПб. : ГИОРД, 2006. – 306
3. Teixeira A, Dixon J, Zahradnik J, Zinsmeister G. (1969). Computer optimization of nutrient retention in thermal processing of conduction-heated foods. Journal of Food Technology 23(6):137–42.
4. Teixeira A, Zinsmeister G, Zahradnik J. (1975). Computer simulation of variable retort control and container geometry as a possible means of improving thiamine retention in thermally-processed foods. Journal of Food Science 40(3):656–9.
5. Banga, J. R., Perez-Martin, R. I., Gallardo, J. M., & Casares, J. J. (1991). Optimization of thermal processing of conduction-heated canned foods: Study of several objective functions. Journal of Food Engineering, 14, 25–51.
6. Almonacid-Merino, S. F., Simpson, R., & Torres, J. A. (1993). Time variable retort temperature profiles for cylindrical cans: Batch process time, energy consumption, and quality retention model. Journal of Food Process Engineering, 16, 271–287.
7. Balsa-Canto, E., Banga, J. R., & Alonzo, A. A. (2002). A novel, efficient and reliable method for thermal process design and optimization. Part II: Applications. Journal of Food Engineering, 52, 235–247.
8. Erdogdu, F., Balaban, M. 2003. Nonlinear constrained optimization of thermal processing. II. Variable process temperature profiles to reduce process time and to improve nutrient retention in spherical and finite cylindrical geometries. Journal of Food Process Engineering. 26(3), 303-314.
9. Garcia, M. S. G., Balsa-Canto, E., Alonso, A. A., & Banga, J. R. (2005). Computing optimal operating policies for the food industry. Journal of Food Engineering, 74(1), 13–23.
10. Chen C, Ramaswamy H. 2002. Modeling and optimization of variable retort temperature (VRT) thermal processing using coupled neural networks and genetic algorithms. Journal of Food Engineering 53(3):209–20.
11. Simpson R., Abakarov A., and Teixeira A. Variable retort temperature optimization using adaptive random search techniques. Journal of Food Control 19 (2008) 1023–1032.
12. Sendin, J. O. H., Alonso, A. A., & Banga, J. R. (2010). Efficient and robust multi-objective optimization of food processing: A novel approach with application to thermal sterilization. Journal of Food Engineering 98(3):317-324.
13. Abakarov A., Sushkov, Yu., Almonacid S., Simpson R. Thermal processing optimization through a modified adaptive random search. Journal of Food Engineering, 93(2), 200-209.
14. Abakarov, A., Sushkov, Y., Almonacid, S., Simpson, R. Multi-objective optimization based on adaptive random search method: optimization of food processing. Journal of Food Science, 74(9), E471 — E487.
15. Holdsworth, S., Simpson. 2007. Thermal Processing of Packaged Foods, 2nd Ed., Springer, New York.
moluch.ru
Что такое стерилизация?
Стерилизация — это способ тепловой обработки продуктов питания, а также тары, в которой планируется их хранение. Стерилизация подразумевает освобождение исходного материала от всех видов микроорганизмов (в частности, бактерий и их спор, грибов, вирусов и прионов) или их полное уничтожение при помощи не только термических, но и химических, радиационных и фильтрационных методов.
Довольно давно частичная стерилизация пищи осуществлялась с помощью тщательной тепловой обработки в процессе приготовления. Благодаря нагреванию пищи и воды становилось возможным снизить число случаев заболеваний инфекционного характера, тем самым увеличивая продолжительность жизни человека.
Стерилизацию называют одним из основных способов сохранения пищевых продуктов, при котором не происходит существенных изменений их вкусовых качеств. В домашних условиях очень удобен способ стерилизации консервированных продуктов в таре из стекла с ее немедленной укупоркой жестяными крышками сразу же после кипячения. Это способствует сохранению натуральной окраски исходного сырья, необходимой герметичности, созданию вакуума в закатанной банке, а также длительному хранению консервируемых продуктов.
Бытовая стерилизация продуктов осуществляется при температуре кипения воды. Так, например, овощные маринады и фруктовые компоты стерилизуются при температуре воды около 85 градусов (так называемая пастеризация), однако в данном случае консервам необходимо находиться в стерилизаторе в два-три раза больше по времени, чем в кипящей воде.
Приготовленные в домашних условиях консервированные продукты ранее и по сей день стерилизуют в кастрюлях, ведрах или специальных стерилизаторах. Кроме того, широко применяется стерилизация в духовке или в СВЧ-печи. При стерилизации наиболее старым способом (на плите) на дно посуды, в которую наливается вода, горизонтально укладывается деревянная или металлическая решетка, благодаря которой можно избежать боя стеклянной тары при резких колебаниях температуры.
В эту емкость наливается столько воды, чтобы плечики банок покрывались. При этом перед загрузкой наполненных продуктами банок температура воды в кастрюле должна варьироваться в пределах 30-70°С. Емкость с уложенными в нее банками помещается на интенсивный огонь, накрывается крышкой и доводится до кипения, которое в процессе стерилизации бурным быть не должно. Время стерилизации консервированных продуктов принято отсчитывать с момента закипания воды.
просмотров: 2803
Если Вам понравилась информация, пожалуйста, нажмите кнопку
findfood.ru
ПАСТЕРИЗАЦИЯ И СТЕРИЛИЗАЦИЯ — Сайт М. Вишневского «ЗА ГРИБАМИ»
Стерилизация, или обеззараживание, – термин очень широкий. Суть его сводится к тому, что в приготовленном продукте нужно убить все живое и враждебное: как взрослые грибки, плесени, бактерии и другие микроорганизмы, так и их споры, и прочие покоящиеся структуры, которые, как правило, устойчивее своих «родителей» и, пережив их гибель, могут дать новое поколение.
В этом смысле процессом стерилизации является и пастеризация, и тиндализация, и ультрапастеризация, и собственно стерилизация в узком смысле, и вообще любая операция, приводящая к полной или максимальной гибели вредоносных микроорганизмов, населяющих продукты. Т.е. если бы мы с вами умели давить микробов вручную, это тоже было бы одним из видов стерилизации.
Стерилизация, как вы прекрасно понимаете, применяется для обеззараживания пищевых продуктов не из-за ненависти к микроорганизмам, а для продления срока хранения продуктов, чаще жидких или содержащих значительное количество жидкости. Если продукт не является хорошим субстратом для развития плесеней и бактерий, или условия, в которых он хранится, этому не способствуют, то и в самой стерилизации необходимости нет. Например, сушеные грибы содержат столь мало влаги, что микроорганизмы развиться на них не могут. На грибах, лежащих в морозилке при температуре –18° С, тоже ничего не вырастет.
После стерилизации нельзя оставить продукт как есть, иначе он тут же будет «засеян» агрессивной микрофлорой, и все усилия пропадут даром. Именно для этого придумано закатывание (или любое другое герметичное укупоривание) стерилизованных заготовок. Более того, тара, в которую складывается обработанный продукт, тоже должна быть стерилизована. Своеобразным аналогом герметизации является заливка горячей заготовки горячим жиром (топленым животным жиром или сливочным маслом). Это создает поверх заготовки непроницаемый и непригодный для питания микробов защитный слой, наподобие закаточной крышки. Такие консервы можно накрывать просто пергаментом, не опасаясь их порчи.
Посуда для заготовок (речь идет о банках и бутылках, а также крышках и пробках к ним), нуждается либо в хорошей мойке с последующей просушкой, либо в стерилизации. В принципе, мойки с просушкой вполне достаточно. Дело в том, что при пастеризации и стерилизации банки с крышками стерилизуются вместе с заготовкой, и большой нужды в их отдельной дополнительной стерилизации нет. Стерилизация (кипячение) необходима только для крышек (и прокладок) в том случае, если банка с заготовкой не закатывается перед тепловой обработкой, а только прикрывается ими. При негерметичном закрывании (соленые и маринованные грибы) стерилизация банок также излишня, т. к. сами заготовки не стерильны.
Банки обычно моют теплой мыльной водой или раствором горчицы или питьевой соды (1 ч. л. на 1 л воды). После этого банки ополаскивают проточной водой и высушивают, поставив вверх донышками на полотенце. Если вы фанат чистоты, вымытые банки можно просушить в духовке при температуре 120-180 °С в течение 5-15 минут. Это уже стерилизация. Охлаждать банки в этом случае следует, не вынимая из духовки. При консервировании способом горячего розлива (когда в банку закладывается или заливается горячая заготовка – например, грибы вместе с кипящим маринадом) для дополнительного обеззараживания чисто вымытую банку можно хорошо прополоскать и подержать над паром (кипящий чайник).
Банки можно стерилизовать в мультиварке. Для этого вымытые банки помещают в контейнер-пароварку донышками вверх и обрабатывают в режиме «Варка на пару» 30 минут. Подходит для этих целей и микроволновая печь. При стерилизации в СВЧ в каждую банку нужно налить по 2 ст. л. воды, установить их на специальную тарелку и поставить в микроволновку на 2—3 минуты. Вода в банках закипит и простерилизует их паром. Обработанные таким образом банки можно сразу заполнять готовыми консервами.
Крышки и уплотнительные кольца нужно вымыть в слабом растворе питьевой соды или мыльной воде и ополоснуть проточной водой. Затем крышки следует кипятить на слабом огне в течение 10-15 минут. Делать это надо не ранее, чем за 2 часа до начала закатывания банок. Крышки из полиэтилена также должны быть предварительно вымыты в содовом растворе и обданы кипятком или прогреты в воде при температуре 80-85 °С. Пробки для бутылок нужно обязательно прокипятить в течение 5-10 минут для придания им эластичности. Крышки и пробки тоже можно сушить в духовке.
Теперь давайте разберемся, какими бывают виды стерилизации продуктов, а потом посмотрим, что можно с этим сделать в домашних условиях.
Самый древний метод стерилизации пищевых продуктов называется пастеризацией, по имени французского микробиолога Луи Пастера. Технология была предложена им в середине XIX века, она заключалась в одноразовом нагревании продуктов или веществ до 60 °C в течение 60 минут или при температуре 70—80 °C в течение 30 минут. Заодно из-за нагревания из продукта выходит лишний воздух, а оставшийся также стерилизуется. При такой обработке в продуктах погибают все вегетативные («взрослые») формы микроорганизмов, они, как и мы состоят из белка, а белок, каким бы он ни был термоустойчивым, при такой температуре неминуемо сворачивается, и микроорганизм погибает. Однако споры плесеней и бактерий, защищенные толстой непроницаемой оболочкой, остаются в жизнеспособном состоянии, и при возникновении благоприятных условий начинают интенсивно развиваться. Поэтому пастеризованные продукты хранят при пониженных температурах, и в течение ограниченного периода времени. Считается, что пищевая ценность продуктов при пастеризации практически не изменяется, так как сохраняются вкусовые качества и ценные компоненты (витамины, ферменты).
В настоящее время режимы пастеризации несколько изменились. В пищевой промышленности в зависимости от вида и свойств пищевого сырья используют длительную пастеризацию (при температуре 63—65 °C в течение 30—40 минут), короткую (при температуре 85—90° C в течение 0,5—1 минуты) и мгновенную пастеризацию (при температуре 98° C в течение нескольких секунд).
Пастеризация – основной вид тепловой стерилизующей обработки, который может быть применен в домашних условиях, поскольку получить температуру свыше 100° С дома без автоклава достаточно проблематично. Традиционно пастеризация проводится на водяной бане (когда банки с заготовками помещаются в кастрюлю с кипящей водой). При этом внутри заготовки достигается температура в 70-95° С, что вполне отвечает технологическим требованиям.
При этом нужно очень хорошо понимать, что по правилам пастеризация не может применяться при консервировании продуктов, т. е. при их герметизации, т. к. герметично закрытая тара является благоприятной средой для прорастания спор анаэробной (развивающейся в отсутствии кислорода) микрофлоры, в т. ч. ботулиновых бактерий. Именно поэтому соленые и маринованные грибы не закатывают, а просто негерметично закрывают пластмассовыми или завинчивающимися крышками. Еще раз. При температуре ниже 100° С выживают споры анаэробных бактерий, которые после герметизации (закатывания) прорастут и отравят вашу заготовку токсинами. Если же банку закрыть неплотно, это, с одной стороны, станет источником для аэробных бактерий и плесеней (но они куда менее опасны по сравнению с анаэробными), зато впустит в заготовку кислород, что создаст неблагоприятные условия для анаэробных бактерий и не даст им развиться.
Тем не менее, с помощью пастеризации можно добиться полной стерилизации заготовки. В целях долговременного консервирования продуктов, в особенности первоначально загрязненных землей (земля – основной источник ботулиновых клостридий), в первую очередь – грибов, применяют дробную пастеризацию — тиндализацию.
Тиндализация — способ стерилизации, предложенный в конце XIX века английским физиком Джоном Тиндалем. Он заключается в дробном нагревании жидкостей (как правило, в течение 1 часа) от двух до пяти раз с промежутками в 1-2 суток. За это время споры бактерий, выжившие при нагревании 100 °С, прорастают, и вышедшие из них вегетативные клетки бактерий погибают при последующем нагревании. При этом есть небольшая хитрость. После первой пастеризации заготовку надо убрать не в холодильник, а оставить при комнатной температуре. Таким образом, предоставив спорам бактерий и плесеням оптимальные температурные условия, мы выманиваем их, заставляем прорасти. Конечно, микробов при этом будет несравнимо меньше, чем до первой пастеризации, ведь бόльшая часть спор погибнет уже при первой обработке. На развитие плесеней и бактерий из спор потребуется 1-2 дня. После этого проводится повторная пастеризация, чтобы убить «нежданчиков». Теоретически они могут успеть оставить новые споры, которые выживут совсем уже в мизерном количестве, и тогда особо мнительные хозяйки, выдержав заготовку при комнатной температуре еще сутки-двое, могут провести третью пастеризацию. В принципе, лучше перебдеть, чем недобдеть. Некоторые промышленные стандарты предусматривают пятикратную пастеризацию (правда для фармацевтических целей). Тиндализация – очень надежный способ для консервирования (закатки), ею пользуются многие хозяйки, особенно при заготовке грибной игры и грибо-овощных смесей.
Если вы закатываете заготовку до начала обычной или дробной пастеризации, ее нужно проверить на герметичность. Для этого лучше всего поставить закатанные банки в большую кастрюлю и наполнить водой так, чтобы она закрывала тару вместе с крышками. Если банки закатаны плохо, на поверхность воды начнут выходить воздушные пузырьки. В этом случае заготовки следует закатать повторно и снова проверить на герметичность. Другой способ проверки герметичности – несколько раз прокатать укупоренные банки по столу и установить кверху дном: вблизи от места проникновения воздуха в банке обычно образуется пенка или появляются пузырьки. В этом случае следует еще немного прокатать крышку закаточной машинкой. Если банки предварительно не закатываются, их следует просто прикрыть крышками, после чего можно приступать к традиционной домашней пастеризации – на водяной бане. Заполненные и закрытые крышками банки ставят в глубокую кастрюлю, наполненную теплой или горячей водой, на дно которой положена деревянную решетку или ткань, сложенная в несколько слоев (чтобы банки не лопнули от неравномерного прогревания). Закаточные крышки для банок нужно прокипятить в течение 10–15 минут вместе с резиновыми прокладками и немедленно накрыть ими поставленные в емкость для кипячения банки. Затем кастрюлю ставят на огонь и нагревают воду до нужной температуры. Банки не должны касаться стенок бака (кастрюли) и друг друга, иначе они могут треснуть. Не стоит забывать, что за один прием можно стерилизовать только банки одинакового объема. Обработку проводят при слабом кипении воды. Пастеризуют заготовки от 10-15 минут до 1 часа и более, в зависимости от объема банок. Обычно банки емкостью до 0,5 л прогревают 10–15 минут, до 1 л – 20-30 минут, до 3 л – 30-40 минут. Отсчет времени начинают с момента достижения нужной температуры. При повторной пастеризации время тепловой обработки обычно снижают вдвое от первоначального.
После стерилизации банку вынимают из воды специальными щипцами, не сдвигая и не поднимая крышки, затем крышку закатывают или плотно закрывают. Если банка закатана до начала пастеризации, уровень воды в кастрюле при кипячении должен быть ниже уровня крышек на 1,5-2 см (т. е. соответствовать уровню продукта в банке). Время пастеризации зависит и от консистенции продукта. К примеру, жидкие грибные заготовки (соусы, экстракты), а также мелко нарезанные или мягкие грибы прогревают меньше, чем заготовки, сделанные из крупно нарезанных или цельных грибов, или грибов с плотной мякотью.
Ультрапастеризация разработана для жидких продуктов. Такой обработке обычно подвергается сырое молоко и фруктовые соки. Жидкость на 2-3 секунды нагревают до температуры 135—150 °C и сразу же охлаждают до 4—5 °C. При этом патогены и микроорганизмы уничтожаются. Молоко, например, после такой обработки пригодно для употребления 6 недель и дольше. Теоретически ультрапастеризация очень подошла бы для стерилизации грибных экстрактов и соусов, однако в домашних условиях она недостижима. И не беда, потому что в отличие от пастеризации, в продуктах, подвергшихся ультрапастеризации уже начинают частично разрушаться витамины (например, фолиевая кислота, витамины B12, С и B1).
Для традиционного (негерметичного) баночного хранения соленых и маринованных грибов пастеризация (и тем более стерилизация) не нужна. Можно стерилизовать банки, в которые они выкладываются, но в принципе это не обязательно. Соль и уксус, содержащиеся в соленых и маринованных грибах, сами по себе являются надежными консервантами и позволяют храниться заготовкам длительное время. Ту же роль играет сахар в грибном (и любом другом) варенье. Между тем стерилизовать можно любые грибы – соленые, маринованные, квашенные, жаренные, тушеные и т. п., лишь бы соблюдалась технология. В кислой среде микроорганизмы погибают быстрее и при более низкой температуре, поэтому маринованные грибы нет необходимости нагревать до 100 °С, 80-85° вполне достаточно. Существуют типы заготовок, для которых стерилизация (пастеризация, тиндализация или собственно стерилизация), является необходимым условием. В первую очередь, это грибная икра, грибо-овощные смеси, соусы и экстракты, а также грибы, заготавливаемые без консервантов (соли, уксуса) – натуральные, в собственном соку и т.п.
Стерилизация в узком смысле проходит при температуре от 100° С и выше. При этом способе тепловой обработки полностью прекращаются все биохимические процессы в продуктах и погибают все микроорганизмы и их споры и обеспечивается максимально длительное и надежное хранение. Режим стерилизации консервов зависит от емкости тары, консистенции заготовки и уровня ее кислотности. Время стерилизация для банок вместимостью 0,5 л на водяной бане при температуре 105 °С составляет 90 минут, зато при 120 °С 30 минут уже совершенно достаточно. В обычных домашних условиях стерилизация трудно достижима, т.к. кипения воды при температуре выше 100° С можно добиться только в автоклаве или специальном стерилизаторе.
Тем не менее, существует целый ряд способов получить высокую температуру на обычной кухне и провести полноценную стерилизацию.
Самым простым из них, пожалуй, является повышение температуры кипения воды за счет добавления в нее поваренной соли. Согласно законам физики, чем выше концентрация соли в растворе, тем выше температура его кипения. Чтобы повысить температуру кипения воды до 101° С, нужно добавить 66 г соли на 1 л, до 105° С — 255 г, до 110° С — 478 г. У метода нет минусов помимо колоссального расхода соли.
Есть и другой способ стерилизации — в духовке. Он применяется только для термической обработки банок, укупоренных стеклянными крышками с металлическими зажимами. Чтобы простерилизовать наполненные банки в духовке, глубокий противень заполнят водой на 2 см и размещают на нем банки с крышками, укрепленными с помощью зажимов. Противень ставят в нагретую духовку и стерилизуют банки при температуре от 140-180° С.
Микроволновая печь тоже может справиться со стерилизацией не только пустых банок, но и наполненных жидкими заготовками. Но гораздо лучше со стерилизацией любых (не только жидких) заготовок справятся скороварка и мультиварка.
В скороварке создается избыточное давление, что позволяет проводить настоящую стерилизацию при 120 °С, как в промышленных условиях. В результате время обработки по сравнению с обычной стерилизацией в кастрюле, стоящей на плите, сокращается в 2—4 раза. Чтобы простерилизовать в скороварке банки с заготовками, хорошо вымытые и высушенные банки (в обычную скороварку входит 3—4 банки емкостью 0,5 л) нужно заполнить заготавливаемыми грибами, прикрыть стерилизованными крышками и выставить на подставку, установленную в скороварке. После этого следует залить в скороварку 0,5 л горячей воды (немного ниже уровня подставки), закрыть ее крышкой и установить регулятор клапана на 120 °С. После разогревания на сильном огне (когда из-под клапана не начнет с шипением выходить пар) его следует уменьшить и стерилизовать соусы и экстракты 5-10 минут, фаршированные грибами овощи и грибо-овощные смеси — 20 минут, грибную икру — 25 минут, соленые, маринованные, тушеные, жаренные и прочие грибы – 30 минут. Простерилизованные банки следует немедленно закатать и перевернуть кверху дном. Можно стерилизовать банки уже закрытыми, но тогда их содержимое должно быть уложено таким образом, чтобы верхний слой заготовки не доходил до верха банки на 1,5 см, иначе в процессе стерилизации может сорваться крышка или лопнуть сама банка.
Сходным образом можно стерилизовать заготовки в мультиварке. Для этого нужно разместить заполненные заготовками и прикрытые крышками банки в чаше мультиварки (не забудьте выстелить дно небольшим кухонным полотенцем) и налить в нее воды ровно столько, чтобы банки оказались в ней по плечики. Для стерилизации следует воспользоваться программами «мультиповар» или «печь» с температурой 100 °С. Для банок объемом 0,5 литра 15 минут с момента закипания будет вполне достаточно. В стандартную мультиварку помещается 3 полулитровые банки. По окончании работы устройства банки закатать, перевернуть и оставить в таком положении до полного остывания.
Согласно большинству рецептов, закатанные банки оставляют для охлаждения кверху дном (это дополнительно стерилизует место прилегания крышки к банке) при комнатной температуре до полного их остывания, или даже замедляют этот процесс, укутав банки в одеяло для дополнительной самостерилизации. Но некоторые виды стерилизованных грибных консервов желательно охладить быстро, чтобы сохранить консистенцию и естественную окраску. В этом случае закатанные банки лучше выставить на балкон (во двор) или поставить в погреб или холодную кладовую. Если по рецепту требуется быстрое охлаждение, сразу после укупорки (если банки не стерилизовались укупоренными), банки нужно поставить в кастрюлю с горячей водой, в которую надо постепенно начать добавлять холодную. Делать это надо достаточно быстро, но осторожно. Когда вода станет теплой (35—40° С), банки следует переставить в другую кастрюлю, заполненную уже совершенно холодной водой.
* * *
Вместо длительных процессов пастеризации и стерилизации грибов и смесей с грибами многие хозяйки пользуются способом горячего розлива (горячей заливки). Горячий розлив не обеспечивает столь высокой степени обеззараживания, как пастеризация (и, тем более, стерилизация), но является вполне надежным и нетрудоемким. Горячий розлив подходят далеко не для всех типов консервов, однако всё, что заливается кипящим рассолом (маринование, солено-отварные грибы), или может быть перелито в банку горячим и сразу закатано (грибные солянки, заготовки для супов, икра длительного хранения и т.п.) для него вполне годится.
При горячей заливке солено-отварные грибы, у которых рассол для заливки готовится отдельно или доводится до ума после извлечения сварившихся в нем грибов, а также грибы, маринованные по способу «варка отдельно от маринада», выкладываются в банку, в которую предварительно был залит и сразу вылит кипяток, или которую только что подержали над паром, или вынули прокаленной из духовки, т.е. горячую. После этого в идеале банку надо прикрыть крышкой, накрыть полотенцем и оставить на 10—15 минут. Но можно это и не делать. В заполненную грибами банку следует влить кипящий рассол или маринад, так, чтобы он слегка перелился через край — это поможет простерилизовать горлышко банки. После этого нужно сразу же закатать банку стерилизованной крышкой, перевернуть кверху дном и проверить герметичность укупорки, укутать одеялом и оставить до полного остывания (6-10 часов).
Маринованные грибы, которые варятся в маринаде, солено-отварные грибы, идущие в банку вместе с рассолом, грибная икра, заготовки для супов, грибо-овощные смеси, содержащие много жидкости, переливаются в горячие стерильные банки сразу, целиком, кипящими, после чего немедленно укупоривают.
www.zagribami.info
Способ стерилизации пищевого продукта
Изобретение относится к способу стерилизации пищевых продуктов при их упаковке емкости для консервирования и хранения. Способ стерилизации пищевого продукта заключается в том, что размещают пищевой продукт в упаковке и нагревают упаковку с пищевым продуктом, при этом упаковку выполняют с по меньшей мере одной стенкой из полимерной пленки для упаковки пищевых продуктов, образуют в центральной части этой стенки отверстие, которое герметично перекрывают куском пленки для пищевых продуктов, на поверхность которой предварительно по крайней мере по периметру наносят слой клея, размещают упаковку в устройстве для разогрева, причем указанную выше стенку из полимерной пленки располагают сверху, затем нагревают упаковку с пищевым продуктом до температуры выше точки кипения, содержащейся в пищевом продукте жидкости и до температуры, при которой слой клея размягчается и в нем давлением пара, образованного кипящей жидкостью, создают проходы для выхода пара и удаления вместе с ним воздуха из упаковки, при этом паром стерилизуют пищевой продукт в упаковке и одновременно надувают паром упаковку с приданием полимерной стенке куполообразной формы, затем нагрев прекращают, упаковку остужают и таким образом конденсируют пар и за счет этого понижают в упаковке давление ниже атмосферного, воздействием атмосферного давления воздуха, окружающего упаковку, прижимают кусок пленки к стенке из полимерной пленки и, сжимая при этом слой клея, закрывают проходы в клеевом слое, герметизируя таким образом упаковку со стерилизованным пищевым продуктом. Изобретение позволяет ускорить и упростить процесс стерилизации. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Настоящее изобретение относится к способу стерилизации пищевых продуктов при их упаковке в емкости для консервирования и хранения.
Известен способ стерилизации пищевого продукта, в частности мяса, заключающийся в том, что подготавливают мясо, готовят гарнир и соус, продукт фасуют по 200-400 г в лотки из комбинированного материала, состоящего из PP/EVOH/PP, герметизируют с помощью пленки из PET/EVOH/CPP и проводят стерилизацию путем загрузки укупоренных лотков в автоклавные корзины и стерилизации в автоклаве (см. патент RU №2341112, кл. A23L 1/314, 20.12.2008).
Данный способ обеспечивает длительное хранение пищевых продуктов, но требует использования дорогостоящего оборудования, что сужает область его использования.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ стерилизации пищевого продукта, заключающийся в том, что размещают пищевой продукт в емкости, накрывают емкость гибким материалом, прикрепляют гибкий материал к ободку емкости непрерывным швом и образуют по меньшей мере одно незакрытое отверстие, после чего нагревают емкость с пищевым продуктом до температуры выше точки кипения, содержащейся в пищевом продукте жидкости, и таким образом вытесняют паром, образующимся при кипении жидкости пищевого продукта, другие газы из емкости через незакрытое отверстие и затем герметизируют емкость с пищевым продуктом (см. патент RU №2472398, кл. A23L 3/02, 20.01.2013).
Данный способ обеспечивает сохранение консервированными пищевыми продуктами всех желаемых органолептических свойств. Однако выполнение незакрытого отверстия на краю емкости усложняет процесс удаления из емкости других газов со стороны, противоположной месту выполнения отверстия, что увеличивает время, которое необходимо для удаления указанных других газов, кроме пара, жидкости пищевого продукта. Задачей изобретения является устранение указанных выше недостатков, а также представление возможности впоследствии разогреть готовый продукт в СВЧ печи или доготовить полуфабрикат, не нарушая герметичность упаковки.
Технический результат заключается в том, что представляется возможность максимально упростить процесс стерилизации, что в свою очередь позволяет проводить его даже в домашних условиях с использованием домашней микроволновой печи, а также предложить вариант упаковки готовых блюд, который позволяет разогревать упаковку с продуктом в СВЧ печи, не нарушая герметичности упаковки, в том числе и на пару.
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что способ стерилизации пищевого продукта заключается в том, что размещают пищевой продукт в упаковке и нагревают упаковку с пищевым продуктом, при этом упаковку выполняют с по меньшей мере одной стенкой из полимерной пленки для упаковки пищевых продуктов, образуют в центральной части этой стенки отверстие, которое герметично перекрывают куском пленки для пищевых продуктов, на стыковочную поверхность которой предварительно, по крайней мере по периметру, наносят слой клея, размещают упаковку в устройстве для разогрева, причем указанную выше стенку из полимерной пленки располагают сверху, затем нагревают упаковку с пищевым продуктом до температуры выше точки кипения, содержащейся в пищевом продукте жидкости и до температуры, при которой слой клея размягчается и в нем давлением пара, образованного кипящей жидкостью, создают проходы для выхода пара и удаления вместе с ним воздуха из упаковки, при этом паром стерилизуют пищевой продукт в упаковке и одновременно надувают паром упаковку с приданием полимерной стенке куполообразной формы, затем нагрев прекращают, упаковку остужают, вытесненным из упаковки паром воздухом понижают в упаковке давление ниже атмосферного, воздействием атмосферного давления воздуха, окружающего упаковку, прижимают кусок пленки, закрывающей отверстие, к стенке из полимерной пленки и, сжимая при этом клеевой слой, закрывают проходы в клеевом слое, герметизируя таким образом упаковку со стерилизованным пищевым продуктом.
В качестве упаковки, предпочтительно, используют лоток, закрытый полимерной пленкой для упаковки пищевых продуктов или пакет из полимерной пленки для упаковки пищевых продуктов.
В ходе проведенных исследований было выявлено, что представляется возможность создать простые условия для процесса стерилизации продуктов под полимерной пленкой для пищевых продуктов за счет использования предлагаемого способа упаковки нагрева упаковки с пищевым продуктом до температуры выше точки кипения содержащейся в пищевом продукте жидкости и до температуры, при которой слой клея размягчается и в нем давлением пара, образованного кипящей жидкостью, формируются проходы для выхода пара и удаления вместе с ним воздуха из упаковки; при этом паром стерилизуют пищевой продукт в упаковке и одновременно надувают паром упаковку с приданием полимерной стенке куполообразной формы, что позволяет предотвратить образование застойных зон при нагревании емкости с продуктами и ускорить выход вместе с паром воздуха из упаковки. Как результат сочетание указанного выше выполнения пленки из полимерного материала с конструктивно простым устройством перекрытия этого отверстия позволяет после завершения процесса стерилизации создать условия для создания внутри упаковки вакуума и автоматического перекрытия, образованных в слое клея проходов путем охлаждения упаковки, что, в свою очередь, позволяет упростить процесс стерилизации пищевого продукта или продуктов для предотвращения их порчи и обеспечения возможности их длительного хранения.
Также было выявлено, что при разогреве готового продукта, предварительно упакованного в предлагаемую упаковку, в СВЧ печи происходит нагревание продукта, содержащаяся в продукте жидкость превращается в пар, пар куполообразно надувает верхнюю гибкую стенку упаковки, через отверстие в верхней стенке упаковки давление пара образует каналы в адгезивном слое между верхней стенкой упаковки и куском пленки, закрывающем отверстие. Образуется паровой купол, лишний пар выходит через образовавшиеся каналы, продукт внутри упаковки может быть разогрет до температуры выше температуры кипения воды или доготовлен в случае с полуфабрикатами.
На чертеже схематически показан вариант выполнения упаковки в виде лотка, перекрытого сверху полимерной пленкой для пищевых продуктов, образующей таким образом верхнюю стенку упаковки, с помощью которой реализуется способ стерилизации пищевого продукта.
Упаковка для хранения пищевых продуктов содержит лоток 1, и герметично прикрепленную к ней по кромке ободка 2 лотка 1 полимерную пленку 3 для пищевых продуктов.
В случае выполнения упаковки в виде пакета роль указанной выше пленки будет выполнять одна из стенок пакета из полимерной пленки для пищевых продуктов.
В центральной части полимерной пленки 3, образующей верхнюю стенку упаковки, выполнено отверстие 4, которое перекрыто куском 5 пленки для пищевых продуктов со слоем клея 6.
Способ стерилизации пищевого продукта заключается в том, что размещают пищевой продукт (не показан на чертеже) в упаковке и нагревают упаковку с пищевым продуктом, например, в микроволновой печи.
Упаковку выполняют с по меньшей мере одной стенкой из полимерной пленки 3 для упаковки пищевых продуктов, причем образуют в центральной части этой стенки отверстие 4, которое герметично перекрывают куском 5 пленки для пищевых продуктов, на стыковочную поверхность которой предварительно по крайней мере по периметру наносят слой клея 6.
Затем размещают упаковку в устройстве для разогрева, например, в микроволновой печи, причем указанную выше стенку из полимерной пленки 3 располагают сверху, после чего нагревают упаковку с пищевым продуктом до температуры выше точки кипения, содержащейся в пищевом продукте жидкости и до температуры, при которой слой клея 6 размягчается и в нем давлением пара, образованного кипящей жидкостью, создают проходы для выхода пара и удаления вместе с ним воздуха из упаковки, при этом паром стерилизуют пищевой продукт в упаковке и одновременно надувают паром упаковку с приданием стенке из полимерной пленки 3 куполообразной формы. После этого нагрев прекращают, упаковку остужают и таким образом конденсируют пар и за счет этого понижают в упаковке давление ниже атмосферного, воздействием атмосферного давления воздуха, окружающего упаковку, прижимают кусок 5 пленки к стенке из полимерной пленки 3 и, сжимая при этом слой клея 6, закрывают проходы в слое клея 6, герметизируя таким образом упаковку со стерилизованным пищевым продуктом.
Точно так же при разогреве готового продукта, предварительно упакованного в лоток 1, в СВЧ печи происходит нагревание продукта, содержащаяся в продукте жидкость превращается в пар, пар куполообразно надувает верхнюю гибкую стенку упаковки 3, через отверстие в верхней стенке упаковки 4 давление пара образует каналы в адгезивном клеевом слое 6 между верхней стенкой упаковки и куском пленки 5, закрывающем отверстие. Образуется паровой купол, лишний пар выходит через образовавшиеся каналы.
Таким образом предлагаемый способ стерилизации пищевого продукта позволяет обеспечить длительное хранение пищевого продукта и, если это необходимо, разогреть пищевой продукт, например, в микроволновой печи или приготовить пищевой продукт в микроволновой печи непосредственно в упаковке, если стерилизованный продукт представляет собой полуфабрикат, не нарушая герметичности упаковки.
1. Способ стерилизации пищевого продукта, заключающийся в том, что размещают пищевой продукт в упаковке и нагревают упаковку с пищевым продуктом, отличающийся тем, что упаковку выполняют с по меньшей мере одной стенкой из полимерной пленки для упаковки пищевых продуктов, образуют в центральной части этой стенки отверстие, которое герметично перекрывают куском пленки для пищевых продуктов, на стыковочную поверхность которой предварительно по крайней мере по периметру наносят слой клея, размещают упаковку в устройстве для разогрева, причем указанную выше стенку из полимерной пленки располагают сверху, затем нагревают упаковку с пищевым продуктом до температуры выше точки кипения, содержащейся в пищевом продукте жидкости и до температуры, при которой слой клея размягчается и в нем давлением пара, образованного кипящей жидкостью, создают проходы для выхода пара и удаления вместе с ним воздуха из упаковки, при этом паром стерилизуют пищевой продукт в упаковке и одновременно надувают паром упаковку с приданием стенке из полимерной пленки куполообразной формы, затем нагрев прекращают, упаковку остужают и таким образом конденсируют пар и за счет этого понижают в упаковке давление ниже атмосферного, воздействием атмосферного давления воздуха, окружающего упаковку, прижимают кусок пленки к стенке из полимерной пленки и, сжимая при этом слой клея, закрывают проходы в слое клея, герметизируя таким образом упаковку со стерилизованным пищевым продуктом.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве упаковки используют лоток, закрытый полимерной пленкой для упаковки пищевых продуктов.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве упаковки используют пакет из полимерной пленки для упаковки пищевых продуктов.
findpatent.ru
Стерилизация продуктов при консервировании — MEGOCOOKER
В преддверии сезона заготовок овощей и фруктов на зиму каждая хозяйка задается вопросом как правильно стерилизовать и консервировать продукты, чтобы они как можно дольше хранились. Мы надеемся, что данная статья будет очень полезна и поможет ответить на некоторые Ваши вопросы.
Чтобы сохранить заготовленные впрок продукты питания, нужно создать условия, при которых задерживается или совсем прекращается развитие вредных видов микроорганизмов, вызывающих порчу продуктов. В домашних условиях этого можно достичь разными способами консервирования. А как правильно подготовить продукты можно узнать в нашей предыдущей статье. Стерилизация продуктов при консервировании является важнейшей операцией, от которой зависит длительность хранения консервной продукции.
Процесс стерилизации всех видов продуктов при консервировании состоит из трех стадий: нагрев для поднятия температуры до 90-100 °, самой стерилизации, при которой поддерживается высокая температура внутри банок с консервами (около 100 ° С) и последующего постепенного охлаждения их до 40 °. Стерилизация фруктовой и овощной консервации в домашних условиях обычно осуществляется до закатки, потому что в закупоренных банках с продуктами по мере нагревания повышается давление, что часто приводит к срыву крышек. Вот почему стерилизовать фруктовые и овощные консервы следует в такой последовательности: наполненные банки накрывают крышками и ставят в большую кастрюлю с теплой водой, на дне которой находится деревянная решетка или специальные металлические подставки.
Необходимо, чтобы вода находилась на уровне плечиков банки. Воду в кастрюле доводят до кипения и продолжают нагревание банок с консервами в течение установленного времени, а затем на горячих банках закатывают герметично крышки.
Если применяют специальные консервные банки с талевыми скобами (зажимами), то стерилизацию проводят в плотно закупоренных банках .
Во всех указанных случаях консервы при стерилизации нагревают при температуре не выше 100 °. Это считается достаточным для овощных и фруктовых консервов, имеющих повышенную кислотность и значительное количество жидкости, что облегчает проникновение тепла в банки.
Для густых, пастообразных овощных консервов указанная температура недостаточна. При стерилизации этих консервов температура должна поддерживаться несколько выше 100 ° и увеличивается продолжительность самого процесса стерилизации.
Такого повышения температуры можно достичь, во-первых, добавлением к воде, в которой нагреваются банки с консервами, поваренной соли в количестве одного стакана на каждый литр, залитой в кастрюлю воды. Это дает возможность повысить температуру до 105 °. Во-вторых, для стерилизации консервов при температуре более 100 ° можно пользоваться автоклавированием, что представляет собой герметически закрытый котел, в котором вода кипит под давлением и при температуре, значительно превышает 100 °.
Для каждого вида баночных консервов в зависимости от размера банок и рецепта приготовления установлена продолжительность и температура стерилизации. Начало стерилизации следует считать с того момента, когда стала кипеть вода в кастрюле. Необходимо следить за тем, чтобы не было интенсивного кипения, и в нужных случаях регулировать степень нагрева воды.
megocooker.com
Стерилизация и пастеризация | WebКулинария
Стерилизация. Основным способом сохранения пищевого продукта без существенных изменений его вкусовых качеств является стерилизация.
Способ стерилизации консервов в стеклянной таре с немедленной укупоркой жестяными крышками после кипячения очень удобен в домашних условиях. Он обеспечивает необходимую герметичность и вакуум в закатанной банке, достигающий 300—350 мм ртутного столба, способствует сохранности консервируемого продукта и его естественной окраске.
Стерилизация консервов в домашних условиях производится при температуре кипения воды.
Фруктовые компоты и овощные маринады можно стерилизовать при температуре воды 85 градусов (пастеризация). Но в этом случае пастеризуемые консервы должны находиться в стерилизаторе в 2—3 раза больше времени, чем в кипящей воде. Для определения температуры воды пользуются термометром.
В отдельных случаях (например, для стерилизации зеленого горошка), когда температура кипения воды при стерилизации должна быть выше 100 градусов, в воду добавляют поваренную соль. При этом руководствуются такой таблицей:
Консервы, приготовленные в домашних условиях, стерилизуют в кастрюле, Бедре или в специальном стерилизаторе.
На дно посуды укладывают горизонтально деревянную или металлическую решетку. Она устраняет бой банок или баллонов во время стерилизации при резких колебаниях температуры. Не следует на дно стерилизатора укладывать ветошь или бумагу, так как это усложняет наблюдение за началом кипения воды и приводит к браку продукции вследствие недостаточного прогрева ее.
В кастрюлю наливают столько воды, чтобы покрыть плечики банок, то есть на 1,5—2,0 см ниже верха их горлышек.
Температура воды в кастрюле перед загрузкой наполненных банок должна быть не менее 30 и не более 70 градусов и зависит от температуры загружаемых консервов: чем она выше, тем выше начальная температура воды в стерилизаторе. Кастрюлю с уложенными в нее банками ставят на интенсивный огонь, накрывают крышкой и доводят до кипения, которое во время стерилизации не должно быть бурным.
Кастрюля, приспособленная для стерилизации
Время стерилизации консервов отсчитывают с момента закипания воды.
Источник тепла на первом этапе стерилизации, то есть при подогреве воды и содержимого банок, должен быть интенсивным, так как при этом уменьшается время тепловой обработки продукта, и он получается высокого качества. Если пренебречь скоростью проведения первого этапа, то изготовленные консервы переварятся и будут иметь некрасивый внешний вид. Время подогрева воды в кастрюле до кипения устанавливается: для банок емкостью 0,5 и 1,0 л —не более 15 минут, а для 3-литровых баллонов — не более 20 минут.
На втором этапе, то есть собственно в процессе стерилизации, источник тепла должен быть слабым и лишь поддерживать температуру кипения воды. Время, указанное для второго этапа стерилизации, необходимо строго выдерживать для всех видов консервов.
Длительность процесса стерилизации зависит, главным образом, от кислотности, густоты или жидкого состояния массы продукта. Жидкие продукты стерилизуют в течение 10—15 минут, густые — до двух и более часов, продукты, имеющие кислотность,— меньше времени, чем некислотные, так как кислая среда не благоприятствует развитию бактерий. Время, необходимое для стерилизации, зависит и от объема тары.
Чем больше, тем дольше длится кипячение.
Время начала и окончания стерилизации рекомендуется записывать на отдельном листе бумаги.
По окончании стерилизации банки осторожно извлекают из кастрюли и немедленно укупоривают ключом, проверяя качество закатки: хорошо ли прикатана крышка, не проворачивается ли вокруг горлышка банки.
Металлическая решетка
Стерилизация консервов в кастрюле
В продаже имеются специальные щипцы для извлечения горячих банок из кастрюли. Пользоваться ими очень удобно.
Укупоренные банки или баллоны укладывают горлышком вниз на сухое полотенце или бумагу, отделив их одну от другой, и в таком положении оставляют до охлаждения.
Стерилизация паром. Консервы стерилизуют паром в той же посуде, где кипятят для этой цели воду. Количество воды Ь кастрюле не должно превышать высоты деревянной или металлической решетки -1,5 — 2 см, так как чем меньше воды, тем она быстрее нагревается.
Когда вода закипает, образующийся пар прогревает банки и содержимое в них. Чтобы пар не улетучился, стерилизатор плотно накрывают крышкой.
Время, необходимое для доведения воды в стерилизаторе до кипения, равно 10—12 минутам.
Щипцы для извлечения банок
Время стерилизации консервов паром почти вдвое больше, чем при стерилизации в кипящей воде.
Пастеризация. В тех случаях, когда необходимо стерилизовать консервы при температуре ниже кипения воды (например, для маринадов, компотов), тепловую обработку их производят при температуре воды в кастрюле 85—90 градусов. Такой способ называется пастеризацией.
При тепловой обработке консервов по способу пастеризации необходимо:
1) применять только свежие отсортированные плоды или ягоды, тщательно отмытые от пыли;
2) строго придерживаться температуры и времени пастеризации;
3) перед укладкой тару тщательно вымыть и подвергнуть кипячению.
Для измерения температуры воды в кастрюле во время пастеризации пользуются термометром со шкалой до 150 градусов.
Сохранению консервов, приготовленных способом пастеризации, способствует наличие высокой кислотности. Пастеризовать можно вишни, кислые яблоки, неспелые абрикосы и другие кислотные плоды на заготовки и компоты.
Повторная стерилизация.
Повторная или многократная (от двух до трех раз) стерилизация одной и той же банки с пищевыми продуктами, содержащими в больших количествах белок (мясо, птица и рыба), производится при температуре кипения воды.
При первой стерилизации погибают плесени, дрожжи и микробы. За время суточной выдержки после первой стерилизации оставшиеся в консервах споровые формы микроорганизмов прорастают в вегетативные и при вторичной стерилизации уничтожаются. В некоторых случаях консервы, например, мясные и рыбные, спустя сутки стерилизуются третий раз.
Для проведения в домашних условиях повторной стерилизации необходимо предварительно укупорить банки и надеть на крышки специальные зажимы или обоймы, чтобы крышки не сорвались с банок во время стерилизации. Зажимы или обоймы не снимаются до полного охлаждения банок (после стерилизации) во избежание срыва крышек и возможного ожога.
При пользовании банками типа «Векка» роль зажима играет пружина, которая находится на банке в течение всего времени стерилизации и охлаждения. Пружину можно снять только с охлажденной банки для проверки герметичности после каждой стерилизации.
Стерилизация консервов, предварительно укупоренных герметически. Для такого способа стерилизации необходимо иметь специальные металлические зажимы или обоймы для закрепления укупоренных крышек на банках, Это предотвращает их срыв в процессе стерилизаций в результате расширения массы консервируемого продукта, а также оставшегося в банке воздуха при нагреве.
Применение специальных зажимов позволяет укладывать банки в стерилизаторе в 2—3 рада,
В банках, укупоренных герметически до стерилизации,, образуется вакуум —от 100. до 300 мм ртутного столба. Следует ном-нить: чем выше температура продукта в банке в момент укушрки, тем больший получается вакуум..
Обойма-зажим для банок, укупоренных до стерилизации
Стерилизация консервов расфасованных в банки «Векка». Для этой цели можно применять специальный стерилизатор, изготовленный из оцинкованного железа (рис. 25).
Стерилизатор состоит из цилиндрического сосуда с ручками, металлической решетки, установленной на дне сосуда, трубки, укрепленной на металлической решетке для установки в ней термометра, крышки с ручкой и термометра.
При отсутствии специального стерилизатора можно использовать выварку, на дне которой помещается деревянная решетка или металлическая сетка.
Стерилизацию консервов, расфасованных в банки «Векка», производят с укладкой банок в 1—2 ряда по высоте. Специальный стерилизатор вмещает до 20 банок емкостью по. 0,5 л.
Последовательность стерилизации следующая. На банки с консервами накладывают резиновые кольца, накрывают крышками, закрепляют их обоймой или пружиной, банки выкладывают на решетку стерилизатора в 1—2 ряда, вливают подогретую воду на 1—2 см выше уложенных банок, накрывают стерилизатор крышкой и ставят на очаг. Затем устанавливают термометр и доводят воду до кипения. Этот момент и является началом времени стерилизации. После ее завершения вынимают термометр и стерилизатор снимают с очага, осторожно сливают воду, выкладывают банки на сухое полотенце крышками кверху и в таком положении оставляют для воздушного охлаждения.
Обоймы или зажимы можно снимать только с холодных банок.
Консервирование жидких продуктов горячим способом без последующей стерилизации. Консервирование жидких продуктов, предварительно прокипяченных или доведенных да кипения, можно производить способом горячей расфасовки без последующей стерилизации. По указанному способу приготовляют томатный сок, дробленые томаты, виноградный, вишневый, яблочный и другие соки, заготовку из слив на повидло, фруктовое пюре из кислых плодов и т. д.
Стерилизатор для банок в 2—3 рада
Стеклотару — банки или баллоны и крышки к ним — следует тщательно отмыть и пропарить в пароводяной бане в течение 5 — 10 минут.
Температура продукта перед заполнением банок должна быть не ниже 96 градусов. Банки или баллоны в момент наполнения продуктом должны быть горячими. Сразу же по заполнении их консервируемым продуктом производят укупорку.
При этом способе консервирования стерилизация происходит за счет тепла, переданного продукту и таре при их кипячении, а сохранность консервов зависит от качества сырья и его обработки.
Консервирование плодов и овощей горячим способом без последующей стерилизации. Этот способ применяется для овощных консервов — огурцов, томатов, а также для плодовых заготовок и компотов из цельных плодов.
Для данного способа консервирования сырье должно быть свежим, тщательно отмытым и отсортированным. По указанному способу консервы приготовляют в такой последовательности: уложенные в банки, баллоны овощи или плоды осторожно заливают кипящей водой в 3 — 4 приема. Влив порцию кипящей воды, банку или баллон поворачивают для обогрева стенок, чтобы стекло не растрескивалось от резких колебаний температуры.
Залитые кипящей водой банки или баллоны накрывают чистой крышкой, оборачивают полотенцем и выдерживают в течение 5 — 6 минут. Затем воду сливают и вновь заливают банку или баллон кипящей водой, опять накрывают крышкой и выдерживают еще 5 — 6 минут. При необходимости эту операцию повторяют третий раз.
После второй и третьей выдержки воду сливают и немедленно заливают кипящим маринадом — для огурцов и томатов, кипятком — для фруктовых заготовок и кипящим сиропом — для компотов. Затем немедленно накрывают крышкой, укупоривают и проверяют качество укупорки. После укупорки банку или баллон ставят горлышком вниз. Охлаждение — воздушное.
Санитарные условия при производстве консервов. При домашнем консервировании необходимо тщательно соблюдать санитарные условия работы. Помещение для производства консервов должно быть заранее подготовлено: полы вымыты, стены побелены, инвентарь, посуда, столы и т. д. очищены и вымыты.
Перед началом и в процессе работы руки следует мыть мылом, ногти очистить.
Отходы и очистки сырья быстро выносить из помещения.
Помещение для производства консервов необходимо периодически проветривать. Сквозняки недопустимы.
Вода для мойки сырья, приготовления заливок и сиропов должна быть свежей, мягкой, чистой, без постороннего запаха и привкуса.
Источник тепла. Источник тепла должен обеспечивать быстрый нагрев продуктов, воды и т. д.
В качестве источника тепла при домашнем консервировании рекомендуется: газовая плита, кухонный очаг, примус, керогаз.
Следует иметь в виду, что регулируемый источник с подачей большого количества тепла является наилучшим, способствующим приготовлению консервов высокого качества.
Применение маломощного источника тепла удлиняет время подогрева воды и продукта. Это может привести к перевару продукта и ухудшению его качества.
jin-web.ru
Стерилизация плодов и овощей
Стерилизация плодов и овощей
В зависимости от реакции среды (величины рН) плодоовощную продукцию относят к одной из следующих групп. Консервы группы А относят к слабокислым, так что режим стерилизации должен обеспечивать отмирание в них спор возбудителей ботулизма. В овощных консервах этой группы (зеленый горошек, стручковая фасоль, кукуруза сахарная, пюреобразные консервы для детского и диетического питания и другие) иногда наблюдается скисание без образования бомбажа.Скисание происходит под действием бактерий Вас. аего-termophilus, Вас. termoliguefaciens, Вас. panisviscosus, Вас. stearothermophilus и других, сбраживающих сахара в молочную кислоту. Основное условие предотвращения скисания — высокое санитарное состояние производства.
Качество овощных консервов этой группы зависит от режима стерилизации и в не меньшей степени предварительной обработки, прежде всего бланширования. При нагревании (во время бланширования) инактивируются ферменты и резко снижается микробиологическая обсеменен-ность овощей. Происходит набухание крахмальных зерен, крахмал клейстеризуется. С тем чтобы предотвратить разваривание овощей во время стерилизации, их после пастеризации охлаждают.
Томатопродукты, хотя и являются кислотными (рН=4,0— 4,5), оказались средой, в которой при определенных условиях развивается и образуется токсин Cl.botulinum. Поэтому томатный сок стерилизуют, как и большинство консервов группы А, по жесткому режиму.
По невыясненным причинам Cl.botulinum иногда развивается в консервах «Абрикосовый сок», рН которого обычно находится в пределах 3,8—3,9. Поэтому консервы из абрикосов рекомендуют стерилизовать при 110°С, в крайнем случае, при 100°С, но значительно дольше, чем их стерилизуют в том случае, если рН их ниже 3,8.
Консервированные компоты стерилизуют по мягкому режиму при 100°С в зависимости от вида, сорта и размера сырья, в течение 3—55 мин, а высококислотные плоды — при 75—90°С.
Хотя реакция среды компотов может быть высокой (рН>4,5), жесткие режимы стерилизации не применяют, так как большое содержание сахара создает высокое осмотическое давление в сиропе, при котором гнилостные бактерии и патогенные микроорганизмы, в том числе С1. botulinum, не могут развиваться.
Сравнительно короткий технологический процесс производства с мягкими режимами обработки обеспечивает хорошую сохранность в готовом продукте естественного вкуса, цвета и аромата плодов и ягод. Добавленный в консервы сироп улучшает, подчеркивает естественный вкус плодов и повышает пищевую ценность консервов.
Качество консервированных компотов, как и других плодово-овощных консервов, зависит в первую очередь от качества исходного сырья и технологического процесса.
На консервирование можно направлять плоды и ягоды, имеющие хорошие вкусовые свойства, красивый внешний вид, не разваривающиеся и не теряющие цвета при переработке, не имеющие механических или других повреждений.
Плодовые соки обладают высокой активной кислотностью, так что в них может развиваться только нестойкая к нагреванию микрофлора — плесени и дрожжи. Поэтому их стерилизуют по мягкому режиму.
При стерилизации методом горячего розлива сок подогревают в теплообменниках непрерывного действия от 30— 40°С до 90—95°С и в горячем виде разливают в предварительно простерилизованные банки, которые тотчас же герметически укупоривают. Сок в больших емкостях (например, в трехлитровой банке) остывает медленно, благодаря чему достигается стерилизующий эффект.
При пастеризации герметически упакованный сок в зависимости от вида консервов и размера банок нагревают в автоклавах при 75—85°С 10—60 мин.
www.sunfood.ru