способ контроля режима стерилизации консервов
Классы МПК: | A23L3/00 Консервирование или предотвращение от порчи пищевых продуктов вообще, например пастеризация, стерилизация, специально предназначенные для пищевых продуктов G01N33/00 Исследование или анализ материалов особыми способами, не отнесенными к группам 1/00 |
Автор(ы): | Филиппович Виталий Павлович (RU), Бабарин Виктор Петрович (RU), Ломачинский Станислав Владиславович (RU), Квасенков Олег Иванович (RU) |
Патентообладатель(и): | Всероссийский научно-исследовательский институт консервной и овощесушильной промышленности (государственное научное учреждение) (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2006-11-10 публикация патента:
27.03.2008 |
Изобретение относится к технологическому контролю микробиологической обсемененности пищевых продуктов в процессе тепловой обработки в стерилизаторах и автоклавах. Способ предусматривает измерение начальной температуры стерилизуемого продукта и температуры стерилизующей среды. По этим данным последовательно рассчитывают изменение во времени температурного поля продукта, фактическую летальность в каждой точке продукта и среднеобъемную летальность. По достижении среднеобъемной летальности значения не менее заданной фиксированной величины судят о завершении стерилизации консервов. Изобретение позволяет с повышенной точностью определить фактическую летальность, что обеспечивает сокращение энергоемкости стерилизации. 1 табл.
Формула изобретения
Способ контроля режима стерилизации консервов, отличающийся тем, что он предусматривает измерение начальной температуры стерилизуемого продукта и температуры стерилизующей среды, по значениям которых по уравнению нестационарной теплопроводности при граничных условиях первого рода рассчитывают изменение во времени температурного поля стерилизуемого продукта, в каждой точке которого по уравнению Аррениуса рассчитывают фактическую летальность, и расчет среднеобъемной летальности, по достижению которой значения не менее заданной фиксированной величины судят о завершении стерилизации консервов.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к технологическому контролю микробиологической обсемененности пищевых продуктов в процессе тепловой обработки в стерилизаторах и автоклавах.
Известен способ контроля режима стерилизации консервов, предусматривающий измерение температуры в наименее прогреваемой точке консервов для расчета фактической летальности микроорганизмов, по достижении которой значения не менее заданной фиксированной величины судят о завершении стерилизации консервов (Бабарин В.П., Стерилизация консервов. Справочник - СПб.: ГИОРД, 23.06.2006, с.9-51).
Недостатком этого способа является низкая точность из-за трудности определения наименее прогреваемой точки, трудности размещения в ней измерительного инструмента и определения фактической летальности по изменению температуры в одной точке при относительно равномерном распределении микроорганизмов по всему объему стерилизуемого продукта, что приводит к увеличению энергоемкости контролируемого процесса стерилизации.
Техническим результатом изобретения является упрощение и повышение точности контроля режима стерилизации, позволяющее сократить энергоемкость процесса.
Этот результат достигается тем, что способ контроля режима стерилизации консервов, согласно изобретению, предусматривает измерение начальной температуры стерилизуемого продукта и температуры стерилизующей среды, по значениям которых по уравнению нестационарной теплопроводности при граничных условиях первого рода рассчитывают изменение во времени температурного поля стерилизуемого продукта, в каждой точке которого по уравнению Аррениуса рассчитывают фактическую летальность, и расчет среднеобъемной летальности, по достижении которой значения не менее заданной фиксированной величины судят о завершении стерилизации консервов.
Способ реализуется следующим образом.
Температуру стерилизуемого продукта измеряют непосредственно перед герметизацией тары или на ее стенке при использовании тары из материала с высокой температуропроводностью, как жесть или алюминий, или малой толщиной стенки, как у пленочных материалов. Герметизированный продукт помещают в автоклав или стерилизатор непрерывного действия. Температуру стерилизующей среды измеряют непосредственно в течение всего процесса стерилизации. По измеренным значениям рассчитывают изменение во времени температурного поля продукта. Например, для жестебанок с однородным густым продуктом типа томатной пасты или фруктового пюре уравнение нестационарной теплопроводности, записанное в цилиндрических координатах с точкой отсчета, размещенной в геометрическом центре банки, имеет следующий вид:
при начальных условиях:
>0;
0 r rб;
-l<z<l;
Т(r, z, 0)=Т0;
при граничных условиях первого рода:
Т(r, ±l, )=Тс;
Т(rб , z, )=Тс;
где Т - текущая температура продукта:
r, z - цилиндрические координаты;
- время;
а - коэффициент температуропроводности стерилизуемого продукта;
rб - радиус банки;
l - половина высоты банки;
Т 0 - измеренная начальная температура продукта;
Т с - измеряемая температура стерилизующей среды.
При подстановке (1) в уравнение Аррениуса расчетная формула фактической летальности в каждой точке продукта имеет вид:
где Еакт - эффективная энергия активации гибели микроорганизмов;
R - универсальная газовая постоянная;
из которого среднеобъемная фактическая летальность может быть рассчитана по формуле:
;
по достижении которой значения не менее заданной фиксированной величины судят о завершении процесса стерилизации.
Для подтверждения достижения технического результата была проведена серия опытов по тепловой обработке томатной пасты, расфасованной в жестебанки различной вместимости. Тепловую обработку осуществляли по традиционным и энергосберегающим режимам и контролировали каждый из них по известному и предлагаемому способу. Результаты опытной проверки сведены в таблицу.
Результаты контроля режимов стерилизации томатной пасты в жестебанках различной вместимости. | ||||||||
жестебанка | вместимость, см 3 | требуемая летальность, усл. мин. | режим | фактическая летальность, определенная по | режим | фактическая летальность, определенная по | ||
известному способу | предлагаемому способу | известному способу | предлагаемому способу | |||||
№24 | 95 | 335 | 770 | 2686 | 263 | 1008 | ||
№4 | 260 | 354 | 385 | 2613 | 38 | 681 | ||
№9 | 370 | 369 | 430 | 3375 | 23 | 706 | ||
№12 | 580 | 375 | 450 | 4902 | 9 | 682 | ||
№13 | 895 | 381 | 456 | 3930 | 5 | 740 |
Обработанные по указанным в таблице режимам консервы подвергали микробиологическому контролю, который показал промышленную стерильность всех образцов, в то время, как при контроле режимов стерилизации по известному способу все консервы, подвергнутые обработке по энергосберегающим режимам, приведенным в правой части таблицы, не должны были оказаться стерильными.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить точность контроля режимов стерилизации консервов, за счет чего обеспечивает сокращение энергоемкости стерилизации.
Класс A23L3/00 Консервирование или предотвращение от порчи пищевых продуктов вообще, например пастеризация, стерилизация, специально предназначенные для пищевых продуктов
Класс G01N33/00 Исследование или анализ материалов особыми способами, не отнесенными к группам 1/00