Влияние процесса стерилизации на изменение качества мясных консервов

1.Микрофлора: у аэробов устойчивость выше, чем у аэробов.

2.Влияние состава консервирования продуктов на выбор формулы стерилизации.

а) Обсемененность (чем ниже тем В меньше, зависит от вида сырья; св: В, ↑так как микроорганизмы находятся в жировой капсуле, следовательно температура повышается).

б) рН (чем ниже рН, тем ниже В: наиболее сильные по возрастанию молная←уксусная←лимонная)

в)  соль (2-2.5 – не влияет на микрофлору, но при С больше 8 % идет эффект, мы не даем)

г) сахар (30 % - губит микрофлору)

д) мясо и его изменения

 снижается объем, масса при варке, а при стерилизации:

 - белок – до температуры больше 100 ºС -  денатурирование, повышение температуры необратимые процессы распада белка, разрушаются полипептиды и ряд аминокислот, в том числе незаменимые 14-20 %.

Для соединительных тканей белков повышение температуры является положительным, что вызывает гидротермический распад коллагена до глютина и глютоз, что лучше переваривается в виде желе и бульона. Поэтому разрешается использование низкосортного сырья.

- жир – гидролиз триглицерина с образованием СЖК и оксикислот и если есть О₂, то в процессе хранения может быть окисление. Ингибиторами являются аминокислоты при распаде белков (серусодержащие).

- углеводы – (гликоген) – глюкоза + аминокислота – реакция меланоидинообразования (некоторые компоненты канцерогены)

- экстрактивные вещества – распад при высоких температурах, образуются глютаминовые соли при варке распадается до NH₃ , SO₂, СО₂  - что вызывает бомбаж.

- витамины – наименьшей устойчивостью обладают С,Д, В₁, В₁₂, никотин.

Потери 40- 90 %. Более термостойкие витамин А, Е, К, В_2. В центре потери 50 %, у стенок 70 – 80%.

Понятие о  формуле  стерилизации. Мгновенно нагреть консервируемый продукт до требуемой температуры с тем, чтобы выдержать определенное время отмирания микро­организмов, невозможно. Банки загружают в аппараты периодического или непрерывного действия, прогревают установку и банки до температуры стерилизации, проводят стерилизацию в течение периода отмирания микроорганизмов, после снижения температуры аппарата банки выгружают, и цикл повто­ряется. Условную запись теплового режима аппарата, в котором стерилизуются консервы, называют формулой стерилизации. Для аппаратов периодического действия эта запись имеет вид:

(А+В+С)/Т,

где А- продолжительность прогрева автоклава от начальной температуры до температуры стерилизации, мин; В — продолжительность собственно сте­рилизации, мин; С — продолжительность снижения температуры до уровня, позволяющего производить разгрузку аппарата, мин; Т —заданная темпе­ратура стерилизации, °С.

Изменение температуры во времени в процессе стерилиза­ции показано на термограмме (рис.1). Из графиков видно, что температура в центральной зоне банки отстает от темпера­туры в автоклаве, что объясняется низкой теплопроводностью продукта. Скорость прогрева содержимого банки, в свою оче­редь, зависит от вида теплопередачи: в жидкой составляющей консервов теплопередача происходит преимущественно за счет конвекции и протекает быстрее; в плотной части консервов теп­лопередача идет кондуктивным путем — более медленно.

Принимая во внимание, что мясопродукты обладают значи­тельно меньшей теплопроводностью, чем тара, при расчетах формулы стерилизации тепловое сопротивление банок (даже стеклянных) не учитывают.

Анализируя термограмму, можно прийти к выводам, име­ющим существенное значение при определении необходимых условий стерилизации:

-температура содержимого консервов в процессе нагрева изменяется во времени, причем консервы по объему прогрева­ются неравномерно;

-при идентичных условиях нагрева жидкая часть консервов

прогревается быстрее плотной;

-наиболее трудно прогревается точка, расположенная не­сколько выше геометрического центра банки, так как теплопередача со стороны крышки тормозится (в невакуумированных консервах) наличием воздушного пузыря в незаполненном про­странстве консерва;

-температура по времени в центральной зоне консерва изменяется иначе, чем в самом аппарате (автоклаве).

Таким образом, значение величин А, В, Си Тв формуле стерилизации характеризует лишь режим работы аппарата и не отражает степени эффективности действия параметров термообработки на консервируемый продукт.

Несмотря на различия в характере изменения температуры по времени в центре консерва и в автоклаве (греющей среде), между ними существует зависимость при постоянных условиях (вид, размер, форма тары, состав и теплофизические свойства продукта): уровень температуры в центре банки является функцией температуры греющей среды. Эта зависимость лежит расчета формул стерилизации, обеспечивающих установление таких параметров теплового режи­ма греющей среды (температуры и продолжительности), которые бы создавали необходимый уро­вень термовоздействия для наиболее труднопрогреваемой (центральной) части банки.

Рассматривая величины, входящие в формулу стерилиза­ции, можно заметить, что величину Т выбирают как макси­мально допустимую температуру для данного вида консервов (т. е. вызывающая наименьшие изменения качественных пока-i.iтелей продукта), а значения А и С зависят в основном от конструктивных особенностей автоклава. Величина А является функцией размеров аппарата и разности между заданной тем­пературой стерилизации и начальной температурой консерва. Чем выше начальная температура содержимого банки, тем Меньше времени А требуется для ее прогрева до необходимого уровня Т.

Так как технические характеристики автоклавов различа­ются незначительно, а температура продукта регламентируется условиями фасования на относительно постоянном уровне, течение величины А будет зависеть лишь от объема и вида тары. В связи с этим при работе на вертикальных автоклавах. Пользуются постоянными заданными значениями А: для жестя­ных банок вместимостью до 1 кг — 20 мин, для банок большей вместимости — 30 мин, для стеклянных банок вместимостью 0,6 кг — 25 мин, вместимостью 1 кг—30 мин.

Значение величины С обусловлено необходимостью выравни­вания давления в отстерилизованной банке с атмосферным перед разгрузкой автоклава. Пренебрежение этапом снижения тления приводит к необратимой деформации жестяных банок или к срыву крышек со стеклянной тары.

Нагрев продукта в процессе стерилизации (этапы А и В) сопровождается увеличением внутреннего давления внутри банки, величина которого складывается из парциальных давле­нии водяных паров, воздуха и газов, выделяющихся из продук­та под действием термообработки, а также давления, вызываемое тепловым расширением продукта. Величина избыточ­ного внутреннего давления в герметичном объеме банки зависит от содержания влаги в содержимом банки, степени вакуумирования консервов, степени расширения продукта в результате нагрева (1,04—1,07), а также от коэффициента заполнения банки и степени увеличения объема тары вследствие теплового расширения материала и вспучивания концов банок.

Степень теплового расширения материала тары (особенно у стекла) всегда ниже степени теплового расширения мясопродуктов, поэтому для компенсации объема свободного простран­ства устанавливают регламентируемые значения коэффициен­тов заполнения банок: для жестяных банок — 0,85—0,95, для стеклянных—меньше. Вместимость объема банки в процессе нагрева изменяется в основном в результате прогрева (вспучи­вания) концов, что позволяет увеличить объем свободного про­странства на 15% (банка № 1) и 10% (банка № 14) и таким образом снизить уровень внутреннего давления.

Избыточное давление в банке по сравнению с давлением в автоклаве обусловлено в основном давлением присутствующего воздуха. При этом между величиной давления в банке и температурой стерилизации существует линейная зависимость Вакуумирование банок, а также прогрев содержимого консер­вов перед укупоркой позволяют снизить величину внутреннего давления. Однако в любом случае его величина выше давления в автоклаве. Уровень перепада давлений в банке и в стерили­зующем аппарате не должен выходить за определенные преде­лы, обусловленные прочностными свойствами материала тары и закаточных швов. Величины критического (допустимого) пе­репада давлений для жестяных банок установлены в зависи­мости от размера тары: с увеличением Диаметра банки снижа­ется величина критического перепада давлений (Р_кр). При диа­метре банки 72,8 мм значение Р_кр составляет 138 кН/м², диа­метре 153,1 мм соответственно 39 кН/м². Во избежание деформации и разгерметизации жестяных банок больших типоразме­ров и стеклянных банок, имеющих незначительный прогиб крышек, перепад давлений для них должен быть близким к нулю

Для создания этих условий в автоклав при стерилизации подают сжатый воздух или воду. Противодавление лучше со­здавать водой, имеющей высокий коэффициент теплопроводности и одновременно служащей греющей средой.

Необходимое для разгрузки автоклава снижение давления в аппарате до атмосферного по окончании стерилизации приводит к увеличению перепада давлений в банке и автоклаве, так как консервы сохраняют высокую температуру. По этой причине давление выравнивают постепенно, подавая в автоклав холодную воду под давлением, равным установившемуся в нем к концу стерилизации. В результате быстрого охлаждения консервов внутреннее давление падает, что позволяем осторожно понижать давление в самом автоклаве. Конечная температура охлаждения для жестяных банок перед их выгрузкой из автоклава установлена в пределах 40—45°С.

Период времени, необходимый для снижения давления и аппарате (величина С), регламентируется технологическими инструкциями, зависит от вида, типа, размеров банки и температуры стерилизации и составляет в среднем 20—40 мин. Необоснованное сокращение периода снижения температуры и давления в автоклаве приводит к образованию дефектов ба­нок («птичек», «хлопуш» и г. д.).

Вопрос сокращения длительности цикла стерилизации ча­стично может быть решен за счет использования стерилизато­ров непрерывного действия, например гидростатических, в которых отпадает необходимость предварительного прогрева ап­парата, две величины (А+В) образуют одну (В'), и формула стерилизации приобретает вид (В'+С)/Т. Применительно к аппаратам периодического действия значение Т зависит от ви­да консервируемого продукта. Величины А и С являются по­стоянными для данного автоклава и типа консерва. Таким об­разом, основная задача при расчете формулы стерилизации заключается в определении величины В как функции переменной температуры в центре банки в период отмирания микро­флоры.

Принципы расчета режимов стерилизации консервов. Символика формулы стерилизации не дает представления о эффективности уничтожения микрофлоры в продукте. Кроме того, используемые для разных видов консер­вов режимы стерилизации даже при адекватных значениях А и С отличаются продолжительностью В и температурой Т, что затрудняет сопоставление их стерилизующего действия.

Знание микробиологических, биохимических и теплофизических основ тепловой стерилизации позволяет оценить влияние отдельных факторов и условий среды на степень выживаемости микроорганизмов, но не дает возможности точно установить Значение В и эффективность того или иного режима стерилизации. В практической же деятельности такая необходимость возникает при установлении формул стерилизации для консер­вов новых видов и при корректировке (оптимизации) тради­ционно установленных режимов обработки.

Существует несколько методов установления режимов сте­рилизации по степени инактивации микрофлоры и изменения пищевой ценности продукта. При использовании каждого из них значения А и С прини­мают как величины постоянные (для данного тина автоклава и вида консервов), а величину В устанавливают произвольно, подвергая ее в последующем обоснованному уточнению.

С целью гарантирования микробиологической стабильности консервов при хранении при установлении формулы стерилизации ориентируются на создание условий отмирания для микрофлоры в наиболее труднопрогреваемой части консерва в центральной зоне банки.

Аппаратурное оформление

Аппараты переодического действия – автоклавы (вертикальные (статические) и горизонтальные (статические и ротационные)).

В зависимости от числа корзин бывают разной емкости (1,2,3 и 4 корзиночные).

Наиболее распространенным типом аппаратов периодического действия для стерилизации консервов являются автоклавы СР, АВ и Б6-ИСА. Автоклавы подразделяются на вертикальные — для стерилизации консервов, выпускаемых в жестяной и стеклянной таре, паром или в воде и горизонталь­ные— для стерилизации консервов в жестяной таре паром. Тем­пературу и давление в автоклавах регулируют ручным методом.

Аппараты непрерывного действия – стерилизаторы:

- роторные (2,3,4)

- гидростатические.

Стерилизаторы непрерывного действия подразде­ляют па роторные, горизонтальные конвейерные, гидростатиче­ские. Первые два типа редко используют.

В гидростатических стерилизаторах непрерывного действия применен принцип уравновешивания давления в камере стери­лизации с помощью гидравлических шлюзов. Эти аппараты — башенного типа, имеющие значительную высоту, но занимаю­щие относительно небольшую площадь производственного по­мещения.

Используют несколько типов гидростатических стерилизато­ров: «Сторк» с противодавлением, пневмогидростатический «Хунистер» (Венгрия), А9-ФСА и др.

В гидростатических стерилизаторах длина участков конвей­ера в зонах подогрева и охлаждения одинакова, поэтому фор­мула стерилизации имеет симметричный вид А — В - А. Скорость движения конвейера изменяется в зависимости от времени соб­ственно стерилизации. Температура стерилизации поддерживается в результате регулирования положения уровня воды в камере стерилизации.

Пастеризация. Пастеризация является одной из разновидно­стей термообработки изолированного от внешней среды продук­та, при которой уничтожаются преимущественно вегетативные формы микроорганизмов. В связи с этим при выработке качест­венных пастеризованных консервов к сырью предъявляют ряд дополнительных жестких санитарно-гигиенических и технологи­ческих требований. Для таких консервов обычно используют свинину в шкуре; контролируют величину рН сырья (для сви­нины рН должна быть 5,7—6,2, для говядины - 6,3—6,5). В про­цессе посола и созревания рекомендуется применение шприце­вания рассолов, массирования и тумблирования. Сырье фасуют в эллиптические или прямоугольные металлические банки вместимостью 470, 500 и 700 г с одновременным закладыванием желатина (1%). После подпрессовки банки укупоривают па вакуум-закаточных машинах.

Пастеризацию производят в вертикальных либо ротацион­ных автоклавах. Режим пастеризации включает время прогрева банок при 100°С (15 мин), период снижения температуры в автоклаве до 80°С (15 мин), время собственно пастеризации при 80°С (80—110 мин) и охлаждения до 20°С (65—80 мин). В зависимости от вида и массы консерва общая продолжитель­ность процесса пастеризации составляет 165—210 мин; период прогрева центральной части продукта при 80°С — 20- 25 мин.

При пастеризации в продукте могут сохраняться термоус­тойчивые виды микроорганизмов, способные развиваться при температурах до 60 °С, а также термофильные виды с оптиму­мом развития при 53—55°С. Для предотвращения повышения обсемененности микроорганизмами при изготовлении пастеризованых консервов необходимо как можно быстрее прогревать и охлаждать банки с тем, чтобы «пройти» температурный опти­мум развития микроорганизмов. Самой опасной считают тем­пературу 48,9—68,3 °С, при которой происходит быстрый рост некоторых видов термофильных бактерий. Если это время будет увеличено, то обсеменениость микроорганизмами повышается и возможен бактериологический брак.

Использование режимов пастеризации, состоящих из крат­ковременной термообработки продукта при температурах около 100°С (для интенсификации процесса прогрева консервов) и последующей выдержки при умеренных температурах (для до­ведения продукта до состояния кулинарной готовности и уничтожения микрофлоры), способствует не только сокращению общей продолжительности термообработки, но и обеспечивает большую сохранность питательных веществ Быстрое   повышение температуры наружных слоев в период прогревания приводит к уплотнению поверхностного слоя продукта в результате денатурации белков, что, в свою очередь, препятствует выделению бульона, т. е. продукт получается более сочным и нежным. Количество желе в пастеризованных изделиях увеличивается (от 8,2 до 23,8%) с повышением температуры термообработки (от 66 до 94 °С). Однако длительный нагрев ухудшает качество не только самого продукта, по и свойства желе (крепость, спо­собность к застудневанию). Использование температур свыше 100 °С при термообработке пастеризованных консервов (в пе­риод прогрева) сопровождается ухудшением сочности продукта, рыхлостью, ухудшением консистенции.

Тиндализация   представляет собой     процесс многократной пастеризации. При этом консервы подвергают термообработке 2—3 раза с интервалами между нагревом в 20 28 ч. Отличие тиндализации от обычной стерилизации заключается в том, что каждого из этапов теплового воздействия недостаточно для достижения необходимой степени стерильности, однако суммар­ный эффект режима гарантирует определенную стабильность консервов при хранении. Сущность тиндализации — чередова­ние нагрева консервируемого продукта до температуры ниже 100 °С с последующей выдержкой консерва при температуре 18— 25 °С.

При данном способе термообработки микробиологическая стабильность обеспечивается тем, что в процессе первого этапа нагрева, который недостаточен по уровню стерилизующего эф­фекта, погибает большинство вегетативных клеток бактерий. Часть из них вследствие изменившихся условий внешней среды успевает модифицироваться в споровую, более устойчивую фор­му. В течение промежуточной выдержки (термостатировании) споры прорастают, а последующий нагрев вызывает гибель об­разовавшихся вегетативных клеток.

Так как степень воздействия режимов пастеризации и тиндализации на составные части мясопродуктов менее выражена, чем при стерилизации, пастеризованные изделия имеют лучшие органолептические и физико-химические показатели. В отличие от стерилизованного пастеризованный продукт получается с малоизмененными первоначальными свойствами.

Пастеризованные (тиндализованные) консервы не являются «настоящими» консервами в полном понимании этого термина, так как содержат некоторые споры и термофильные бактерии. В связи с этим пастеризованные изделия относят к полуконсер­вам и ограничивают срок их хранения при температуре 0—5°С и относительной влажности воздуха не выше 75% периодом 6 мес. Тиндализованные консервы («Говядина в желе». «Антрекот», «Солонина деликатесная», «Телятина»), срок хранения которых при температуре не выше 15°С ограничен одним годом со дня выработки, относят к «³/₄ консервам». Условная запись режима пастеризации имеет вид, аналогичный с формулой сте­рилизации. В нее входит несколько формул тепловых режимом с указанием периодов выдержки консервов между нагревами пастеризованные консервы являются деликатесным видом изде­лий и включают консервы из свинины («Ветчина любительская», «Ветчина особая», «Ветчина рубленая». «Шейка ветчинная» и из говядины («Говядина пастеризованная».

Способы стерилизации

-  острым насыщенным паром с без  противодавления (автоклавы)

- вода, подогревается паром с противодавлением (жестяная тара с большим объемом, стеклянная),

- острым паром с противодавлением сжатого воздуха,

- ТВЧ и СВЧ

СВЧ 2050 МГц – энергоемкость большая, время 4 минуты.

Минус – требуется доварка.

Плюс – можно использовать полимерную тару.