Частина ІІІ. Переробêа м’яса та м’ясної сировини

Отже, погіршення якості консервів при стерилізації зумовлено гідролізом білків, інтенсифікацією окисних процесів у жирах, втра- тами вітамінів та небажаними змінами у складі екстрактивних ре- човин і структури м’яса.

Для досягнення високої якості м’ясних консервів потрібно крім використання високоякісної сировини визначати оптимальні ре- жими стерилізації. Щоб поліпшити якість консервів, слід розробля- ти нові рецептури із збалансованим вмістом білкових, жирових і вуглеводних складових, збагачених вітамінами, біологічно актив- ними речовинами, мікро- і макроелементами, і впроваджувати нові технології вакуумної та паровакуумної герметизації банок.

13.18. ВИЗНАЧЕННЯ ФОРМУЛИ СТЕРИЛІЗАЦІЇ

Консервні банки в спеціальних корзинах або касетах заванта- жують в апарати, призначені для стерилізації консервів. Такі апа-

рати називають стерилізаторами.

Після завантаження корзин стерилізатори герметизуються і в них подається пара. Термічне оброблення консервів здійснюють за три фази: підігрівання нагрівального середовища в автоклаві і кон- сервів до температури стерилізації; витримування за температури стерилізації протягом часу, потрібного для відмирання мікрофлори у вмісті в центрі банки; охолодження вмісту банки.

Після охолодження автоклави розгерметизовують і корзини (ка- сети) з консервними банками вивантажують.

Процес стерилізації повторюється з новою партією консервів, тобто процес стерилізації консервів в апаратах періодичної дії здій- снюється циклічно.

Умовний запис процесу стерилізації в автоклавах називають формулою стерилізації. Для автоклавів періодичної дії формула стерилізації має такий вигляд:

А − В −С p,

Т

де А — тривалість прогрівання нагрівального середовища в авто- клаві до температури стерилізації, хв; В — тривалість стерилізації, хв; С — тривалість зниження температури нагрівального середо- вища в автоклаві до температури (40±2) °С, хв; Т — температура стерилізації, °С; р — тиск нагрівального середовища в автоклаві під час фази В, МПа.

У технічній літературі формулу стерилізації іноді використову-

	ють у вигляді	А − В −С	без позначення тиску, враховуючи, що між
		Т

температурою нагрівального середовища і тиском в автоклаві існує певне співвідношення. Проте для різних видів нагрівального се- редовища (пара, вода, пароповітряна суміш) між значеннями тем- ператури і тиску в автоклаві під час стерилізації існує відмінність.

432

Розділ 13. Виробництво м’ясних банêових êонсервів

При складанні формули стерилізації визначають температуру і тривалість витримування консервів за температури стерилізації (летальний час для мікроорганізмів) з виявленням інтегрального ефекту від впливу температури та часу її дії на мікроорганізми, а також час нагрівання і охолодження консервів.

Вибір температури стерилізації залежить від виду сировини та ступеня її обсіменіння мікрофлорою, значення стерилізуючого ефе- кту, допустимих для певного продукту змін його хімічного складу і органолептичних показників.

Формула стерилізації для кожного виду консервів регламенту- ється нормативною документацією: державними стандартами, тех- нічними умовами та технологічними інструкціями для них.

При створенні нових видів консервів, впровадженні нових тех- нологій, типорозмірів консервної тари, при коригуванні та оптимі- зації режимів стерилізації потрібно визначати параметри формули стерилізації.

Визначені режими стерилізації для кожного виду консервів під- лягають лабораторним дослідженням та випробуванням у промис- лових умовах.

Основним завданням технології консервного виробництва є ви- готовлення доброякісної продукції, яка має високі органолептичні властивості та унеможливлює вірогідність харчових отруєнь упро- довж гарантованого терміну зберігання за належних умов. Тому для визначення режимів стерилізації використовують переважно методи визначення режимів стерилізації за значенням стерилізую- чого ефекту та зміною поживної цінності консервів.

Визначення режиму нагрівання консервів. Під час нагрі-

вання консервів у автоклавах періодичної дії температура в системі змінюється нерівномірно. Найшвидше прогрівається нагрівальне середовище автоклава (пара або вода). Дещо повільніше прогріва- ється рідка фракція консервів, що зумовлено інтенсивними конвек- тивними токами в рідині. М’ясні консерви мають густу консистен- цію і теплота в них поширюється переважно за рахунок теплопро- відності. Тому температура прогрівання вмісту істотно відстає від темпів прогрівання автоклава. За цих умов загальний термічний опір системи нагрівальне середовище — банка — вміст банки мож- на визначити за формулою

δ =	1	+	δж(c)	+	δпр	,	(13.19)
	α		λ		λ
	1		ж(c)		пр

де α1 — коефіцієнт тепловіддачі від теплоносія до стінки тари, Вт/(м2 К); δж(с) — товщина жерсті (скла) стінки, м; λж(с) — коефіцієнт теплопровідності жерсті (скла), Вт/(м К); δпр — товщина продукту від периферії до центра банки, м; λпр — коефіцієнт теплопровід- ності вмісту банок, Вт/(м К).

433

Частина ІІІ. Переробêа м’яса та м’ясної сировини

Якщо порівняти термічний опір тепловіддачі 1/α, термічний опір стінки банки δж/λж та термічний опір вмісту консервів δпр/λпр, то

для жерстяних банок це співвідношення має вигляд 100 : 1 : 25 000, а для скляних банок — 100 : 1000 : 25 000. В обох випадках терміч- ний опір продукту набагато перевищує інші термічні опори. І, отже, тривалість прогрівання вмісту в середині банки значно перевищує тривалість прогрівання стінок банки до температури стерилізації. Тривалість прогрівання вмісту до температури стерилізації визна- чають фізичні властивості продукту (теплопровідність вмісту). Роз- раховуючи тривалість прогрівання вмісту консервів у середині ба- нок до температури стерилізації, термічний опір стінок банок не враховують.

На тривалість прогрівання консервів до температури стериліза- ції крім фізичних властивостей вмісту (теплопровідність, теплоєм- ність) впливають також конструктивні особливості та габаритні розміри автоклавів, розмір банок (відношення висоти банок до їх діаметра), матеріал банки, температура нагрівального середовища

вавтоклаві та температура вмісту банок до стерилізації.

Ум’ясній промисловості консерви виготовляють переважно в ба- нках місткістю до 1 кг.

Найпоширенішим типом автоклавів в Україні є вертикальні ав- токлави. При їх використанні значення А для жерстяних банок бе- руть 20 – 25 хв, для скляних банок місткістю до 0,5 кг — 25 хв, міст- кістю 1 кг — 30 хв.

За підвищення температури під час нагрівання тиск у банці внаслідок розширення вмісту і повітря збільшується. Тиск у банці під час стерилізації визначають за формулами (13.2) і (13.4).

Рівень перепаду тисків у банках і в стерилізаторі не повинен пе- ревищувати певних критичних значень. Для жерстяних банок з

діаметром банки 72,8 мм значення критичного тиску ркр = 138 кПа, для діаметра 153,1 мм ркр = 30 кПа. З метою запобігання деформу-

ванню і розгерметизації жерстяних банок більших типорозмірів і скляних банок, кришки яких мають незначний прогин, а саме скло крихке, перепад тисків під час стерилізації має становити близько 0.

Для зменшення перепадів тиску в банках і автоклавах під час нагрівання і стерилізації в автоклавах підтримують відповідний тиск, подаючи пару і воду під тиском. Пара і вода мають високий коефіцієнт тепловіддачі й одночасно виконують роль нагрівального або охолоджувального (вода) середовища. За цих умов тиск є третім необхідним параметром процесу стерилізації.

Визначення режимів охолодження. З початку процесу охо-

лодження припиняється подавання в автоклав пари і подається холодна вода. Проте вміст банок зберігає температуру стерилізації і перебуває відповідно в розширеному стані, тобто під тиском. Щоб запобігти пошкодженням банок, в автоклав одночасно з припинен- ням подавання пари подають стиснене повітря. Протитиск створю-

434

Розділ 13. Виробництво м’ясних банêових êонсервів

ють також поступовим подаванням холодної води під тиском, який встановився наприкінці процесу стерилізації.

Під час охолодження консервів внутрішній тиск вмісту зменшуєть- ся і, отже, потрібно зменшувати протитиск в автоклаві. Підтримання сталим значення протитиску може призвести, внаслідок перепаду ти- сків в автоклаві та в банці, до незворотної деформації циліндричного корпусу жерстяних банок або розгерметизації скляних банок через деформування кришок і, отже, до послаблення сил зчеплення в систе- мі метал — ущільнення — паста (гума). Особливо небезпечними є пе- репади тисків при стерилізації консервів у скляних банках, закупоре- них методом«Єврокап», «Євротвіст», «Неофенікс».

Щоб зменшити деформаційні зміни, на циліндричній частині корпусів жерстяних банок роблять одне або кілька поперечних кі- лець жорсткості (за допомогою зигових машин), а на кришках (ден- цях) при штампуванні — рельєфи, конфігурація яких є зворотною конфігурації бомбажних кілець.

Тривалість охолодження зумовлюється збереженням герметич- ності та форми тари вирівнюванням тиску в прогрітій банці з атмо- сферним перед вивантаженням з автоклава. З цією метою консерви у жерстяних банках охолоджують перед вивантаженням із авто- клава до температури 40 – 45 °С.

Нехтування режимами охолодження (С) призводить до незворот- ної деформації або порушення герметичності жерстяних банок, тер- мічного бою або зривання кришок із скляних банок.

Значення тривалості охолодження регламентується технологіч- ними інструкціями і для жерстяних банок становить 20 – 30 хв, для скляних — 30 – 40 хв. Відхилення в бік скорочення тривалості охо- лодження і різке зменшення протитиску в автоклавах спричинює утворення дефектів жерстяних банок («птички», «хлопавки» та ін.), термічний бій або розгерметизацію скляних банок.

Отже, крім температури і тривалості стерилізації у багатьох ви- падках тиск є обов’язковим третім параметром режиму стерилізації, який також впливає на якість консервів. Тому в сучасних стерилі- заторах використовують регулювальні прилади, які за заданою програмою підтримують темп нагрівання (охолодження), трива- лість стерилізації та тиск у середині автоклава.

При визначенні формули стерилізації тривалість нагрівання і охолодження вважають постійною. Тривалість нагрівання (охоло- дження) визначається масою вмісту в банках, видом матеріалу ба- нок і типорозміром автоклава і впливає переважно на фізичний стан банок і їх герметизацію.

Згідно з Методичними вказівками з розроблення режимів сте- рилізації та пастеризації консервів режими стерилізації для кожно- го виду консервів визначають у такій послідовності:

1. Вибір тест-мікроорганізмів і визначення показників їх термо- стійкості (DТ°С, Z°С).

435

Частина ІІІ. Переробêа м’яса та м’ясної сировини

2.Визначення потрібної летальності FTZoC або ATZ .

3.Вибір режимів стерилізації (пастеризації), який забезпечить досягнення потрібного ступеня летальності мікроорганізмів.

4.Перевірка підібраних режимів у лабораторних умовах.

5.Перевірка режимів у виробничих умовах.

6.Підготовка документації і затвердження режимів стерилізації на певний вид продукції.

Вибір тест-мікроорганізмів. Штами тест-мікроорганізмів ви- бирають залежно від хімічного складу вмісту та його кислотності рН, які зумовлюють можливість їх розвитку у продукті, що дослі- джується.

У м’ясних і м’ясо-рослинних консервах, що мають значення рН понад 4,2, можуть розвиватися Cl. botulinum, які утворюють ток- син — збудник ботулізму, та мікроорганізми, які спричинюють спе- цифічне псування консервів.

При розробленні режимів стерилізації (пастеризації) м’ясних і м’ясо-рослинних консервів використовують показники термостійко-

сті Cl. botulinum і Cl. sporogenes.

Для консервів, призначених для дитячого та дієтичного харчу- вання, режими розраховують з урахуванням можливості розвитку

Cl. botulinum, B. stearothermophilus та Cl. thermosaccharolyticum.

Значення Z°С і DТ°С визначають експериментально. При визна-

ченні показників Z і D для кожного виду тест-мікроорганізмів істот- не значення має активна кислотність (рН) середовища. Для експе- риментального визначення показників Z і D тест-мікроорганізмів використовують продукт з активною кислотністю рН 7,0, при якій Cl. botulinum і Cl. sporogenes мають найбільшу термостійкість.

Показники термостійкості тест-мікроорганізмів у розчині нейт- рального фосфатного буферу визначають також фасуванням шпри- цом по 0,1 см3 у скляні капіляри. Капіляри герметизують з обох бо- ків і по одному вміщують у точку, що найменше прогрівається («хо- лодну точку»), банки з продуктом. При виготовленні різних консер- вів капіляри фіксують за допомогою спеціального тримача. У про- дуктах, що мають густу консистенцію (шматки м’яса, паштети та ін.), і в процесі нагрівання унеможливлене зміщення капілярів, їх фіксують у шматки продукту.

За кожним режимом і видом вмісту банок нагрівають не менше ніж 30 банок з капілярами на тому апараті, для якого підбирають режим. Вміст капілярів висівають безпосередньо після прогрівання і визначають кількість спор, які вижили (пробіт-метод визначення показників термостійкості). Показник D визначають за формулою

(13.15).

Переважна більшість вмісту м’ясних та м’ясо-рослинних консер- вів мають густу консистенцію, яку можна розглядати як тверде ті- ло, що нагрівається за рахунок теплопровідності. Для таких середо- вищ залежність термостійкості мікрофлори від температури стери-

436

Розділ 13. Виробництво м’ясних банêових êонсервів

лізації описується простою експонентою, а у напівлогарифмічній системі координат вона має вигляд прямої лінії (див. рис. 13.20). У сучасній теорії консервування константу Z визначають не як число градусів, на яке потрібно підвищити температуру стерилізації, щоб смертельний час зменшився в 10 разів, а як підвищення темпера- тури, при якому D зменшується у 10 разів.

Для визначення показника термостійкості Z у напівлогариф- мічній системі координат будують криву термостійкості. На осі абс- цис х відкладають температуру прогрівання Т, °С, а на осі ординат у — логарифм показників термостійкості DТ°С.

Значення показника термостійкості Z графічно визначають за кривою термостійкості (див. рис. 13.20). Можна використовувати зна- чення термостійкості за довідковими даними для консервів, вміст яких має аналогічне значення рН та подібний хімічний склад.

Показники термостійкості тест-мікроорганізмів у фосфатному буферному розчині наведено в табл. 13.16.

Таблиця 13.16. Показники термостійкості тест-мікроорганізмів

Тест-мікроорганізми	рН	Темпе-	Показники
		ратура,	термостійкості
		°С	DТ°С	Z°С
Cl. botulinum	7,0	121,1	0,1 – 0,2	10,0
Cl. sporogenes	7,0	121,1	0,5	10,0
B. stearothermophilus	7,0	121,1	2,0 – 5,0	12,0
Cl. thermosaccharolyticum	7,0	121,1	3,0 – 4,0	—
Cl. butyricum	4,5	95,0	0,3	12,0
Byssochlamus nivea	7,2	80,0	8,0	9,3
Aspergillus fischeri	4,0	80,0	33,0	5,0
Молочнокислі бактерії	7,0	65,5	0,5 – 1,0	—

Визначення летального часу процесу стерилізації. При розрахунках формули стерилізації основним завданням є визна- чення значення В — летального часу стерилізації як функції змін- ної температури в центрі банки, що забезпечує загибель мікроорга- нізмів до ступеня промислової стерильності.

Усвітовій практиці використовують кілька способів визначен- ня режимів стерилізації, основою яких є досягнення необхідного ступеня інактивації мікрофлори і максимальне значення пожив- ної цінності продуктів та їхніх органолептичних властивостей. Найпоширеніші з них — це практичний, аналітичний та графіч- ний способи.

Унауково-дослідному та проектно-конструкторському інституті «Консервпромкомплекс» розроблено автоматизовану систему роз- роблення і аналізу режимів стерилізації і пастеризації консервів на основі комп’ютерної техніки.

437

Частина ІІІ. Переробêа м’яса та м’ясної сировини

Практичний метод полягає в тому, що до вмісту банок додаєть- ся певна кількість спор термофільної мікрофлори з відомою тер- мостійкістю. За сталих значень А, С і Т змінюють у широкому діа- пазоні тривалість стерилізації В і через певний час визначають ступінь інактивації спор. При досягненні потрібного ступеня про- мислової стерильності консервів визначають значення В. Цей ме- тод використовують для визначення ступеня стерилізації лише для певного продукту, який міститься в тарі певного виду і містко- сті. Практичний метод трудомісткий і дає велику похибку при ви- значенні режимів стерилізації.

Найпоширенішими є аналітичний та графічний методи. Аналітичний метод визначення режимів стерилізації запропо-

нував Ч. Болл. На відміну від практичного методу, аналітичний метод не потребує проведення експерименту, наявності спеціаль- ного обладнання, витрат сировини, приладів для вимірювання температури. Сутність цього методу полягає у використанні мате- матичної залежності між температурою нагрівального середовища і температурою вмісту в центрі банки та закономірності, згідно з якою при нагріванні кожній температурі відповідає певний сту- пінь летальності мікроорганізмів із термостійкістю Z. Використо- вувати аналітичний метод можна лише за умов нагрівання кон- сервів переважно за рахунок теплопередачі.

Практичне використання аналітичного методу потребує експе- риментального визначення фізичних характеристик вмісту, сте- рилізуючого ефекту або летальності кожного режиму стерилізації.

Режими стерилізації, визначені аналітичним методом, перевіря- ють також у лабораторних умовах та на виробництві.

Згідно з Методичними вказівками з розроблення режимів сте- рилізації та пастеризації консервів потребує експериментального визначення констант термостійкості та швидкості відмирання тест-мікроорганізмів, які небезпечні для здоров’я людей та (або) спричинюють специфічне псування консервів.

Графічний метод, на відміну від практичного та аналітичного, має наочний характер. Він здійснюється за три етапи: побудова термограми процесу стерилізації, визначення загального ефекту інактивації спор і порівняння його з нормативними або розрахун- ковими значеннями стерилізуючого ефекту.

На першому етапі будують будь-яку віртуальну термограму (рис. 13.22). Аналізуючи термограму, можна дійти висновків, що мають істотне значення при визначенні режимів стерилізації:

температура вмісту консервів під час прогрівання змінюється

вчасі, при цьому вміст прогрівається по об’єму нерівномірно;

температура в центральній частині банки змінюється в часі інакше, ніж в автоклаві;

значення А, В, С і Т у формулі стерилізації характеризують лише режим роботи автоклава і не відображають ступінь ефектив- ності дії режимів термооброблення на продукт, який консервують;

438

Розділ 13. Виробництво м’ясних банêових êонсервів

Рис. 13.22. Термограма процесу стерилізації консервів у стерилізаторах

періодичної дії за умовною формулою стерилізації 20 − 25 − 30:

115

1 — температура в автоклаві; 2 — температура в центрі банки з рідким вмістом; 3 — температура в центрі банки з густим вмістом; А — тривалість нагрівання нагрівального середовища в автоклаві до температури стерилізації, хв; В — три- валість стерилізації, хв; С — тривалість зниження температури нагрівального середовища до (40±2) °С; Т — температура стерилізації, °С

чим вища температура вмісту консервів на початку стерилі- зації, тим менше часу А потрібно для прогрівання його до темпе- ратури стерилізації;

значення А і С для певного виду банок (місткість до 1 кг) вважають сталими.

Проте за постійних умов стерилізації (однаковий тип стерилі- затора; вид, розмір і форма банок; хімічний склад і теплофізичні властивості вмісту; одне нагрівальне середовище) рівень темпера- тури в центрі банки є функцією температури в автоклаві.

Зміни температури під час стерилізації ускладнюють оціню- вання ефективності конкретного режиму стерилізації, оскільки потрібно враховувати летальний час для кожного значення тем- ператури. Хоча визначати загальний летальний час мікроорганіз- мів як суму елементарних значень летального часу за кожної тем- ператури не можна. Потрібно час дії певної температури на мікро- організми перевести в еквівалентний час дії на мікроорганізми еталонної температури. За еталонну температуру в консервній промисловості беруть температуру 121,1 °С. Такі перерахунки мож- на здійснювати, якщо рівняння (13.5) подати у вигляді

	lg	y	=	Te −T	,	(13.20)
		τ		Z

439

Частина ІІІ. Переробêа м’яса та м’ясної сировини

де Те — еталонна температура, 121,1 °С; Т — температура стери-

лізації, °С; Z — константа термостійкості мікроорганізмів, °С. Якщо через F позначити час дії температури 121,1 °С, еквіва-

лентний за дією на мікроорганізми будь-якої температури стери- лізації Т протягом часу U, то рівняння (13.20) набере вигляду

lg U =	121,1 −T				(13.21)
F		Z
або	121,1−T
U					(13.22)
		Z
F =10			.
Із рівняння (3.22) знаходимо
F = U		1		.	(13.23)
	121,1−T
	10	Z

Число F прийнято називати стерилізаційним ефектом або ле- тальністю температури стерилізації, що діє на відрізку часу U. F-ефект, або летальність мікроорганізмів, вимірюється в умовних 121,1-градусних хвилинах — еквівалентних хвилинах (е.хв).

Щоб отримати F121,1 — летальний час, еквівалентний дії нагрі- вання на мікрофлору за температури Т протягом певного часу U,

потрібно час U помножити на коефіцієнт

kF =	1	,	(13.24)
	121,1−T
	10 Z

тоді F-ефект для певного відрізку часу U дорівнює

F = UkF ,

(13.25)

де U — час, протягом якого діяла температура стерилізації Т, хв. Використання рівняння (13.24) дає змогу отримати значення перевідних коефіцієнтів kF за будь-якої температури стерилізації.

При цьому значення коефіцієнта термостійкості вибраної тест-куль- тури Z є сталим, що характеризує кут нахилу лінії відмирання мік- роорганізмів за будь-яких температур стерилізації (рис. 13.20). Екс- периментально встановлено, що для Cl. botulinum, Cl. sporogenes, термофільних бактерій значення Z становить 10 °С.

У рівнянні (13.24) всі величини є сталими крім температури стерилізації. Отже, підставляючи у рівняння (13.24) значення будь-якої температури, можна знайти потрібне значення перевід- ного коефіцієнта.

Значення перевідних коефіцієнтів для значення константи термостійкості Z = 10 °С у діапазоні температур від 90 до 130 °С наведено в табл. 13.17.

440

Розділ 13. Виробництво м’ясних банêових êонсервів

Таблиця 13.17. Значення коефіцієнтів kF

Тем-	Коефіці-	Тем-	Коефіці-	Тем-	Коефіці-	Тем-	Коефіці-
пера-	єнт про-	пера-	єнт про-	пера-	єнт про-	пера-	єнт про-
тура,	порційно-	тура,	порційно-	тура,	порційно-	тура,	порційно-
°С	сті kF	°С	сті kF	°С	сті kF	°С	сті kF
90,0	0,0008	100,0	0,0078	110,0	0,0775	120,0	0,775
90,5	0,0009	100,5	0,0087	110,5	0,0872	120,5	0,872
91,0	0,0010	101,0	0,0098	111,0	0,098	121,0	0,978
91,5	0,0011	101,5	0,0109	111,5	0,109	121,5	1,10
92,0	0,0012	102,0	0,0123	112,0	0,123	122,0	1,23
92,5	0,0014	102,5	0,0138	112,5	0,138	122,5	1,38
93,0	0,0015	103,0	0,0155	113,0	0,155	123,0	1,55
93,5	0,0017	103,5	0,0174	113,5	0,174	123,5	1,74
94,0	0,0019	104,0	0,0195	114,0	0,195	124,0	1,95
94,5	0,0022	104,5	0,0219	114,5	0,219	124,5	2,19
95,0	0,0025	105,0	0,0246	115,0	0,246	125,0	2,46
95,5	0,0028	105,5	0,0276	115,5	0,276	125,5	2,76
96,0	0,0031	106,0	0,0309	116,0	0,309	126,0	3,09
96,5	0,0035	106,5	0,0346	116,5	0,346	126,5	3,46
97,0	0,0039	107,0	0,0390	117,0	0,390	127,0	3,89
97,5	0,0044	107,5	0,0437	117,5	0,437	127,5	4,38
98,0	0,0049	108,0	0,0490	118,0	0,490	128,0	4,90
98,5	0,0055	108,5	0,0550	118,5	0,550	128,5	5,50
99,0	0,0062	109,0	0,0618	119,0	0,618	129,0	6,18
99,5	0,0069	109,5	0,0690	119,5	0,690	129,5	6,92
						130,0	7,75

Аналізуючи дані табл. 13.17, можна дійти висновку, що зміни температури (навіть на 1 °С) помітно впливають на темп відми- рання мікрофлори. Так, температура 112 °С у 10 разів сильніше діє на відмирання спор порівняно з температурою 102 °С (1 хв при 112 °С спричинює таку саму летальну дію, як 10 хв при 102 °С).

З метою визначення значення В на термограмі (рис. 13.23) прямою 1 – 1 на рівні 96 °С для режимів стерилізації або на рівні 60 °С для пастеризації визначають проміжок часу а – d процесу стерилізації (пастеризації), протягом якого знищуються спори, включаючи нагрівання, витримування за сталої температури та охолодження. Проміжок часу а – d на кривій прогрівання (термо- грами) поділяють для спрощення розрахунків на однакові інтер- вали часу Ui по 1 або 5 хв (чим менший інтервал Ui, тим точніші

розрахунки).

У процесі нагрівання (охолодження) значення температури на кожному інтервалі Ui термограми в проміжку часу від а до d (див.

рис. 13.23) постійно змінюється. Тому для зручності проведення

441

Частина ІІІ. Переробêа м’яса та м’ясної сировини

Рис. 13.23. Криві зміни температури вмісту консервів у центрі банки під час стерилізації (1) і значень перевідних коефіцієнтів kF (2)

розрахунків умовно приймають температуру для кожного відрізка часу Ui сталою. Значення цієї температури дорівнює середньо-

арифметичному значенню температур на граничних точках кож- ного інтервалу Ui.

За значеннями цих температур з табл. 13.17 вибирають (або розраховують) значення перевідних коефіцієнтів kF і будують у

масштабі криву перевідних коефіцієнтів kFi (крива 2 на рис.

13.23). Оскільки значення перевідних коефіцієнтів перебувають у прямій кореляції з температурою, форма кривої kFi має такий са-

мий характер, що і термограма. Площу, обмежену кривою abcd,

d

розраховують як визначений інтеграл типу а∫ kFi dτ. Вона є стери-

лізуючим ефектом або летальністю процесу стерилізації в інтер- валі часу від а до d (див. рис. 13.23). Для розв’язання визначеного інтеграла застосовують методи наближеного інтегрування. Зага- льне значення стерилізуючого ефекту режиму стерилізації дорів- нює сумі елементарних стерилізуючих ефектів на кожному відріз- ку Ui часу:

Fеф =U1kF	+U2kF	+... +UnkF .	(13.26)
1	2	n

442

Розділ 13. Виробництво м’ясних банêових êонсервів

Ураховуючи, що інтервали U1 = U2 = …= Un однакові і дорів- нюють 1 або 5 хв, рівняння (13.24) набирає вигляду

n

Fеф = U1(kF1 + kF2 + ... + kFn ) = U ∑ kFi . (13.27)

i=1

Розраховане значення Fеф є тривалістю уявного стаціонарного

режиму теплового оброблення при 121,1 °С за умови миттєвого нагрівання до 121,1 °С, витримування за температури 121,1 °С протягом Fеф хвилин і миттєвого охолодження до сублетальних

температур. Вплив цього уявного стаціонарного процесу стерилі- зації на мікрофлору еквівалентний реальному нестаціонарному режиму стерилізації, що відбувається у змінному температурному полі впродовж теплового оброблення в інтервалі часу від а до d.

Зручність показника Fеф полягає в тому, що різні температурні

рівні реального процесу, які вимірюють упродовж різних відрізків часу, визначаються одним числом. Проте це число ще не дає уяв- лення про достатній ступінь знищення мікрофлори. Цей режим може бути недостатнім або надлишковим. Його потрібно порівню- вати з нормативним необхідним стерилізуючим ефектом F0.

Визначення потрібної летальності є другим етапом розра-

хунку формули стерилізації.

Відомо, що загибель мікроорганізмів у вологому середовищі має логарифмічний характер. Повністю знищити всі спори при стерилізації неможливо і розрахунки потрібного ступеня стерилі- зації F0 слід вести до досягнення певного ступеня промислової

стерилізації.

Для визначення часу, необхідного для досягнення заданого ступеня стерильності n, використовують формулу (13.14):

τ = D lg N0 .Nк

Ураховуючи, що lg N0 = n, отримуємо

Nк

τ = nD,

де τ — тривалість стерилізації консервів, хв; N0 — кількість мікро- організмів у вмісті консервів на початку процесу стерилізації; Nк —

кількість мікроорганізмів у вмісті наприкінці процесу стерилізації; D — коефіцієнт, який відповідає інтервалу часу, необхідного для зменшення концентрації мікроорганізмів (спор) у продукті в 10 ра- зів під впливом будь-якої певної температури стерилізації.

Значення коефіцієнтів термостійкості певних мікроорганізмів за температури 121,1°С наведено в табл. 13.16.

Якщо у рівняння (13.14) підставити значення D121,1 °С для пев- ного виду мікрофлори, то тривалість стерилізації (яка визначаєть-

443

Частина ІІІ. Переробêа м’яса та м’ясної сировини

ся F-часом) щодо певної мікрофлори при визначених значеннях N0 та Nк знаходять за формулою

F = D	°С	lg	N0	.	(13.28)
121,1			N
			к

Оскільки значення D для певного виду мікроорганізмів у пев- ному виді консервів є сталим, то питання щодо розрахунку потріб- ної летальності F зводиться до визначення потрібного ступеня стерильності

n = lg N0 .Nк

При цьому значення Nк задають дуже малим — як число 10 у будь-якому від’ємному степені а:

N = 10−а,	(13.29)
к

тоді формула для визначення ступеня стерильності набере вигляду

		N0		= lg (N0	а	),
n = lg					10
		−а
	10
або		n = a + lg N0.				(13.30)

Значення ступеня стерильності (13.30) підставляємо у рівняння (13.28) і отримуємо рівняння для визначення нормативної лета- льності:

F0 = Fн = D121,1°C (a + lg N0 ).

(13.31)

Розраховуючи нормативні значення, слід ураховувати санітар- ні й економічні вимоги:

потрібно повністю унеможливити ймовірність захворювання ботулізмом;

допустимий біологічний брак консервів при зберіганні не по- винен перевищувати 0,01 %.

Найголовніша мета технології консервування м’ясних продук- тів — це випуск доброякісної продукції, яка повністю виключає ймовірність харчових отруєнь. Тому за будь-яких режимів стери- лізації має бути забезпечена загибель збудників ботулізму.

Знищити всі мікроби збудників ботулізму під час стерилізації неможливо. У зв’язку з цим мікробіологи ухвалили рішення, що режими стерилізації мають забезпечувати ймовірність виживання не більше ніж однієї спори в одній банці в партії з 1012 банок. Та- ку кількість консервів не виготовляє жодна країна світу, тому за-

даючи значення а =12 у рівнянні (13.31), практично можна гаран-

444

Розділ 13. Виробництво м’ясних банêових êонсервів

тувати повне знищення збудників ботулізму в консервах, викори- стовуючи стерилізацію за такими режимами.

Значення N0 у рівнянні (13.31) беруть з умов найбільш можли-

вого обсіменіння сировини збудниками ботулізму. Враховують, що до початку стерилізації у кожній банці міститься по одній спорі

Cl. botulinum.

Загальна кількість мікрофлори у вмісті банок перед початком стерилізації досягає до 107 клітин і вище в 1 г сировини. Однак практично всі ці мікроорганізми належать до вегетативних форм, частка спорових термофілів дуже мала. Серед них кількість гни- льних анаеробів, які здатні розвиватися в консервах і спричиняти їх псування, становить незначну частку від загальної кількості спор у банці.

При значному загальному обсіменінні вмісту мікрофлорою од- на спора Cl. botulinum припадає на 100 банок або значно рідше — на 50 банок.

Виходячи з попередніх посилань, потрібний ступінь стериліза- ції консервів за Cl. botulinum

n = а + lg N0 = 12 + lg1 = 12

(13.32)

і, отже, потрібна летальність режимів стерилізації консервів за збудником ботулізму становить

Fн = 12 D121,1°С.

(13.33)

Значення константи D залежить від активної кислотності сере- довища (вмісту) і для консервів з різним значенням рН і хімічним складом константа D має різне значення. У рівняння (13.33) під- ставляють значення D для Cl. botulinum за температури 121,1 °С для буферного середовища (D121,1°С = 0,20 хв). Тоді

Fн = 12 D121,1°C = 12 0,20 = 2,40 ≈ 3 ум. хв.

Отже, 3 ум. хв (тобто витримування вмісту при 121,1 °С протя- гом 3 хв) є загальною нормативною тривалістю стерилізації слабо- кислих консервів за Cl. botulinum.

Орієнтувати розрахований режим стерилізації на потрібну ле- тальність за збудником ботулізму — це завдання першочергової важливості. Проте крім ймовірності перебування в консервах спор Cl. botulinum у вмісті консервів може бути інша гнильна мікро- флора, яка має значно вищу термостійкість, ніж Cl. botulinum.

Згідно з рекомендаціями НДПКІ «Консервпромкомплекс» при розробленні режимів стерилізації м’ясних і м’ясо-рослинних кон- сервів слід ураховувати ймовірність наявності у вмісті Cl. sporogenes.

Якщо не інактивувати анаеробну гнильну мікрофлору, то під впливом мікробних ферментів відбувається гідролітичний розпад

445

Частина ІІІ. Переробêа м’яса та м’ясної сировини

білка до поліпептидів і більш низькомолекулярних сполук. Деякі речовини, що утворюються при гнильному розпаді м’ясних проду- ктів, зокрема кадаверин, гістамін, індол, скатол, є отруйними. Га- зоподібні продукти розпаду (сірководень, аміак, діоксид вуглецю та ін.) розпушують структуру вмісту і надають йому неприємного запаху. Під час гнильного псування м’яса відбувається окиснення та гідролітичний розпад жирів.

Ознакою гнильного псування є бомбаж — здуття банок під впливом тиску газоподібних продуктів розпаду. Вміст бомбажних банок має низькі органолептичні властивості і може спричинити харчові отруєння.

Бомбажні банки з ознаками мікробіологічного псування зни- щують. Отже, бомбажні банки — це брак і режими стерилізації (з економічних позицій) мають забезпечувати мінімум втрат. У промисловості нормується відсоток так званого «біологічного бра- ку» консервів. Він не повинен перевищувати 0,01 % від загальної кількості банок у партії. Тобто можна допустити біологічний брак у розмірі однієї банки на партію 10 тис. банок (Nк = 10–4 і а = 4).

Початкова кількість мікроорганізмів — збудників специфічно- го псування значно вища, ніж Cl. botulinum і, враховуючи статис- тичні дані, значення п0 беруть від 0,1 до 3 спор на 1 г (см3) вмісту.

Згідно з формулою (13.31) потрібну летальність можна розра- хувати за формулою

Fн = D121,1°C [4 + lg (n0G)],

де п0 — початкова концентрація спор тест-мікроорганізмів, шт./г

(см3); G (V) — маса (об’єм) продукту в одиниці упаковки (банці), г (см3).

Якщо взяти початкове обсіменіння продукту збудником специ- фічного псування Cl. sporogenes (константа D = 0,6 хв) n0 = 1 спора

на 10 г продукту, то потрібна летальність для банок з місткістю 500 г становить

Fн = 0,6[4 + lg(1 50)] = 0,6 (4 +1,7) = 3,42 ум. хв.

Порівнюючи		значення	норм летальності для Cl.	botulinum
Fн = 2,40	ум.хв	і для	збудників специфічного	псування
Fн = 3,42	ум.хв видно, що норма летальності для збудників специ-

фічного псування на 1,02 ум.хв більше. За нормативну леталь- ність мікрофлори консервів Fн слід брати 3,42 ум.хв.

Специфічне псування консервів, призначених для дитячого харчування, спричинюють ще більш термостійкі мікроорганіз-

ми — термофіли типу Bac. stearothermophilus та Cl. thermosaccharolyticum. Термостійкість цих термофілів значно вища, ніж Cl. sporogenes (див. табл. 13.16), тому норма стерилізуючого ефек- ту режимів стерилізації консервів для дитячого харчування залеж- но від хімічного складу вмісту становить від 11 до 16 ум.хв.

446

Розділ 13. Виробництво м’ясних банêових êонсервів

Потрібну летальність режиму стерилізації (пастеризації) в сте- рилізаторах періодичної та безперервної дії розраховують відпо- відно до Методичних вказівок з розроблення режимів стерилізації та пастеризації консервів, які виробляють на підприємствах України, за формулою

	Z °С	Z °С		n0V 100
	FT °С	(AT °С ) = DT °С lg			+ x	,	(13.34)
				S

де FTZ°°СС, АTZ°°СС — потрібна летальність режиму відповідно стери-

лізації і пастеризації, ум.хв; Т°С — базисна температура, °С; Z — кількість градусів, на яку потрібно збільшити температуру нагрі- вання продукту, щоб час термічної загибелі мікроорганізмів зме-

ншився у 10 разів, °С; DT °C — значення термостійкості тест-мік-

роорганізмів у продукті, що стерилізується, за базисної темпера- тури Т°С, хв; п0 — початкова кількість спор (клітин) тест-

мікроорганізму в 1 см3 продукту, що стерилізується; V — об’єм продукту в одиниці упаковки (банка, туба та ін.), см3; S = 0,01 — допустимий мікробіологічний брак консервів, %; х — поправковий коефіцієнт для апроксимування кривої виживання експоненціа- льною прямою (при використанні значення, яке визначають про- біт-методом, х = 0).

Летальність термічного оброблення продукту має забезпечува- ти інактивацію (в першу чергу) Cl. botulinum, а також збудників специфічного псування.

Так, для м’ясних і м’ясо-рослинних консервів для дитячого ха- рчування з рН ≥ 5,2 як тест-мікроорганізм рекомендується обира- ти Bac. stearothermophilus. Методичними вказівками з розроблен- ня режимів стерилізації та пастеризації консервів, які виробляють на підприємствах України, нормативи потрібної летальності ре- жимів стерилізації консервів для дитячого харчування рекомен- довано визначати за формулою

F12	= (1,7рН− 7,5) lg	n0V 100	+1	.	(13.35)
121°С		S

Довідкові дані, які можна використовувати для визначення по- трібної летальності режимів стерилізації деяких видів м’ясних консервів наведено в табл. 13.18.

На третьому етапі розрахунків порівнюють ефективний (фак- тичний) і нормативний (розрахунковий) стерилізуючий ефекти, зведені до еталонної температури.

Науково обґрунтованою формулою стерилізації є така формула, фактична летальність якої дорівнює або є дещо більшою за потрі- бну, тобто

F	≥ F Z	.
еф	н121,1°С

447

Частина ІІІ. Переробêа м’яса та м’ясної сировини

Таблиця 13.18. Рекомендовані тест-мікроорганізми для м’ясних

консервів і значення потрібної летальності при стерилізації

Вид консер-	рН	Тест-		Потрібна летальність, хв
		мікроорга-
вів
		нізми
Яловичина	Не лімі-	Cl. sporogenes	F10	=25 – 30
тушкована	тується		121°С
Свинина	Те саме	Те саме	10	=25 – 30
тушкована			F121°С
Консерви з	«	«	10	=35 – 37
м’яса птиці			F121°С
Паштетні	«	«	10	=16 – 20
консерви			F121°С
М’ясні,	4,4	Cl. botulinum	11	=0,8
м’ясо-ово-			F121°С
чеві для	4,5	Те саме	8	=0,9
дитячого			F121°С
харчування	4,6	«	7	=1,1
	4,7	«	F121°С
			6	=1,2
	4,8 – 6,0	«	F121°С
			5	=1,4рН – 5,4
	4,4 – 5,1	Cl. sporogenes	F121°С
			F10K16 = (1,04рН− 4) lg n0V 100			+ х
			121°С		S
	5,2 – 6,5	Bac. stearo-
			12		n0V 100	+1
		thermophilus	F121°С	= (1,7рН− 7,5) lg	S
М’ясо-рос-	≥5,2	Bac. stearo-	12		n0V 100	+1
линні		thermophilus	F121°С	= (1,7рН− 7,5) lg	S

Отже, коригування умовно прийнятих або діючих режимів сте- рилізації полягає у порівнянні розроблюваних режимів стерилі- зації з нормативним часом летальності. Цей метод можна викори- стовувати не тільки для графічного способу визначення режиму стерилізації, а й для випадково вибраних режимів стерилізації.

Якщо ефективний стерилізуючий ефект Fеф > Fн, то тривалість

стерилізації у досліджуваній (прийнятій) формулі перевищує нор- мативний стерилізуючий ефект і надлишок стерилізуючого ефек- ту становить

Fx′ = Fеф − Fн.

(13.36)

За умови, що Fеф < Fн, тривалість нагрівання для забезпечення

потрібного рівня стерилізації консервів у формулі (13.36) менша за нормативну на значення

Fx′′ = Fн − Fеф.

(13.37)

448

Розділ 13. Виробництво м’ясних банêових êонсервів

Надлишкову або недостатню тривалість стерилізації визнача- ють із формули (13.23):

121,1−T		.
Ux = Fx 10	Z

За потреби режим стерилізації коригують на ±Ux. Якщо Fеф > Fн, то формула стерилізації набере вигляду

А −(В −Ux ) −C .

T

При Fеф < Fн уточнена формула стерилізації має вигляд

А −(В +Ux ) −C .

T

(13.38)

(13.39)

Науково обґрунтована формула стерилізації передбачає фак- тичну летальність, яка дорівнює або незначно перевищує нормо- ване (розрахункове) значення летальності для найбільш термо- стійкої мікрофлори, характерної для вмісту консервів.

Таким чином, за допомогою скоригованої формули стерилізації можна прогнозувати мікробіологічну стабільність готової продук- ції під час зберігання.

Використання методів розрахунку Fеф дає змогу оцінювати

ефективність режимів стерилізації, завдяки чому можна знижува- ти енергозатрати на виробництво консервів і підвищувати якість готової продукції, не перетримуючи її під впливом температури.

Користуючись формулою (13.28) для визначення фактичної ле-

тальності режиму стерилізації F = D121,1°С lg N0 , можна розраху-

Nк

вати залежність між фактичною летальністю певного режиму сте- рилізації і очікуваним відсотком біологічного браку. В остаточно- му варіанті ця залежність має вигляд

2−	Fеф
	D		(13.40)
р = N 10	121,1°С ,
0

де р — очікуваний біологічний брак, %; N0 — початкова кількість мікроорганізмів, од./продукт; D121,1°С — константа термостійкості певного мікроорганізму, хв; Fеф — фактична летальність режиму

стерилізації, ум.хв.

Якщо р > 0,01 %, то визначену тривалість стерилізації потрібно продовжити, підвищивши фактичну летальність режиму. У разі підвищення Fеф всього на 1 хв біологічний брак зменшується у

10 разів.

449