Эффективный способ стерилизации соков с мякотью в металлической таре Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

-\-

УДК 664.08.36

М.С.Мурадов, М.М.Мурадов, МирземагомедоваМ.М.

ЭФФЕКТИВНЫЙ СПОСОБ СТЕРИЛИЗАЦИИ СОКОВ С МЯКОТЬЮ В МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ТАРЕ

Исследованы различные способы стерилизации соков с мякотью в металлической таре. В результате исследования делается вывод об эффективности способа стерилизации соков с мякотью в потоке воздуха температурой 170оС с охлаждением в потоке увлажненного воздуха с мелкодисперсной влагой и вращением тары вокруг продольной оси банки.

Ключевые слова: Стерилизация, соки с мякотью, поток увлажненного воздуха с мелкодисперсной влагой, вращение, частота.

Введение. Известны способы стерилизации соков с мякотью и сахаром в банке № 13: в автоклаве при статическом состоянии банки при температуре воды в автоклаве 100оС; способ горячего розлива в тару с последующей выдержкой при температуре розлива в течение определенного времени; высокотемпературная стерилизация в потоке (125оС), охлаждение до 96-98оС, расфасовкой и герметизацией тары с последующей пастеризацией в течение 20 мин при температуре розлива [1].

Недостатками известных способов стерилизации соков с мякотью в металлической таре являются:

- большая продолжительность процесса (75^100 мин); проведение процесса стерилизации в автоклаве при неподвижном состоянии банки № 13 нежелательно как с точки зрения продолжительности процесса, так и сохранения качественных показателей (по нашим исследованиям температурная разница между периферийным и центральным слоями при стерилизации сока в неподвижной банке достигает 15^20°С, что отрицательно сказывается на качестве продукта;

- некоторые соки (например, томатный сок) относятся к консервам, где могут развиваться микроорганизмы ботулинуса, поэтому предусмотрена в режиме стерилизации температура 120оС; при стерилизации методами горячего розлива или при стерилизации в потоке, при расфасовке сок может обсеменяться и дальнейшая пастеризация при 95^100°С не дает никаких гарантий насчет микробиологической стабильности;

- сравнительно большой расход воды на охлаждение консервов (1,6^2 кг/кг продукта в непрерывно-действующих аппаратах и 3-5 кг/кг в автоклаве).

Постановка задачи: необходимо разработать более эффективный способ стерилизации сока, который позволил бы сократить продолжительность процесса стерилизации, достичь более равномерного прогрева консервов в различных точках банки, значительно сократить расход воды на ед. готовой продукции и на основе этих изменений достичь повышения качества готовой продукции.

Решение поставленной задачи достигается тем, что соки с мякотью в металлической таре нагреваются в потоке воздуха с температурой 170оС и со скоростью 45 м/с, охлаждение банок с соком осуществляется в потоке увлажненного воздуха с мелкодисперсной влагой в количестве 0,02^0,03 кг/кг сухого воздуха при скорости воздушного потока 4-5 м/с, при этом банки с соком в процессах нагрева и охлаждения вращаются вокруг своей продольной оси с частотой 1,83 с-1.

Такое выполнение способа стерилизации соков с мякотью в металлической таре позволяет значительно ускорить процесс нагрева и достичь сравнительной равномерности прогревания сока в различных точках банки за счет использования высокой температуры теплоносителя (воздух с температурой 170оС) и вращения банки, а также значительно

-\-

уменьшить расход воды в процессе охлаждения банок с соком из-за использования воздушно-водоиспарительного способа охлаждения.

В качестве критерия промышленной стерильности, гарантирующего выработку доброкачественной продукции, использовали величину требуемой летальности для [2]: томатного сока F110 = 0,4 усл.мин;

абрикосового сока с мякотью и сахаром F9100 = 72 усл.мин; сливового сока с мякотью и сахаром = 100 ^ 110 усл.мин.

Режим стерилизации с вращением тары выражается «формулой»:

А 4

а -ЛЛ. г,

где То, Т1, Т2 - соответственно начальная температура сока, оС, температура греющей среды С, температура охлаждающей среды, С; т1 и т2 - соответственно продолжительности процессов нагрева и охлаждения, мин; п - частота вращения, с-1.

Нами были исследованы различные способы стерилизации соков с мякотью в металлической таре № 13: в автоклаве по режимам действующей технологической инструкции в статическом состоянии банки; способ горячего розлива с последующей пастеризацией при температуре розлива при различных состояниях банки (статическое состояние и вращение банки) и стерилизация соков с мякотью в банке № 13 в потоке нагретого воздуха с температурой 170 оС и их охлаждение в потоке увлажненного воздуха с мелкодисперсной влагой, при этом банки вращались с частотой 1,83 с-1.

Сливовый сок с мякотью и сахаром в банке № 13. Исследовали три способа стерилизации.

Первый способ. Горячий розлив в тару при температуре 95оС с последующей пастеризацией при температуре розлива и охлаждение в потоке увлажненного воздуха с мелкодисперсной влагой при неподвижном состоянии банки.

Режим стерилизации, который обеспечивал требуемую летальность

10 35 л

95-----0

95 20

При охлаждении банок с соком температурная разница между периферийным и центральным слоями достигает 25^30оС, что естественно нежелательно.

Второй способ. Горячий розлив сока при температуре 95оС с последующей пастеризацией его при этой температуре и охлаждение в потоке увлажненного воздуха с мелкодисперсной влагой с содержанием влаги 0,02^0,03 кг/кг сухого воздуха и вращением банки вокруг продольной оси с частотой 1,83 с-1.

Режим, который обеспечивал требуемую летальность (100-110 усл.мин)

9 13 95 - — -13 -1,83 95 20

При стерилизации по второму способу достигается сравнительно равномерное послойное охлаждение (температурная разница между периферийным и центральным слоями уменьшилась до 2^5°С и величина фактической летальности составила 110^121 усл.мин), и продолжительность процесса сокращается на 23 мин или 50%.

Третий способ. Розлив сока в тару при температуре 60оС как предусмотрено по технологической инструкции с последующей стерилизацией в герметично закрытой таре в потоке нагретого воздуха с температурой 170оС и скоростью 4-5 м/с и охлаждение в

потоке увлажненного воздуха с мелкодисперсной влагой 0,02^0,03 кг/кг сухого воздуха и вращением тары с частотой 1,83 с-1.

На рис. 1 приведены кривые прогреваемости сливового сока с мякотью и сахаром в центре банки и фактической летальности режима стерилизации

60 ■ — ■135 • 1,83, 170 20

который обеспечивает промышленную стерильность консервов.

Рис. 1 Кривые прогреваемости и фактической летальности режима стерилизации

9 13.5

сливового сока с мякотью 60----1,83

170 20

При анализе исследованных режимов стерилизации сливового сока с мякотью и сахаром можно сказать:

- вращение банки сокращает продолжительность процесса более 50% и способствует равномерной тепловой обработке;

- эффективными способами стерилизации сливового сока с мякотью и сахаром по сокращению продолжительности процесса являются второй и третий способы, однако, учитывая определенные недостатки осуществления второго способа (необходимость поддержания температуры сока в банке перед пастеризацией не ниже 95оС, сравнительно большие потери ароматических веществ при расфасовке и длительное воздействие повышенной температуры при неполадках расфасовочной и закаточной машин, более эффективным является третий способ стерилизации.

Абрикосовый сок с мякотью и сахаром. Исследовали три способа стерилизации

сока:

Первый способ. Стерилизация абрикосового сока в автоклаве по режиму

„ „ „ 15 - 55 - 30 „ действующей технологической инструкции -^^-. Проведение процесса

стерилизации абрикосового сока с мякотью и сахаром в автоклаве при неподвижном состоянии банки нежелательно с точки зрения сохранения качества (по нашим исследованиям температурная разница между периферийным и центральным слоями при стерилизации в неподвижной банке достигает 15^20°С так и по продолжительности процесса - 100 мин).

Второй способ. Горячий розлив в тару при температуре 95оС с последующей пастеризацией при температуре розлива и охлаждение в потоке увлажненного воздуха с мелкодисперсной влагой со скоростью 4-6 м/с и вращением тары вокруг своей продольной оси.

Режим пастеризации, который обеспечивал требуемую летальность F9100 = 72 усл.мин, приведен ниже

_ 20 12,5 , „„

95----- • 1,83

95 20

Третий способ. Розлив в тару № 13 при температуре 60оС с последующей стерилизацией в герметично закрытой таре в потоке воздуха с температурой 170оС и скоростью 4-6 м/с и охлаждение в потоке увлажненного воздуха с мелкодисперсной влагой с вращением тары вокруг продольной оси с частотой 1,83 с"1.

Рис. 2 Кривые прогреваемости и фактической летальности режима стерилизации

абрикосового сока с мякотью и сахаром 60^° •15 • 1,83

170 20

На рис. 2 приведены кривые прогреваемости абрикосового сока с мякотью и сахаром в центре банки № 13 и фактической летальности режима стерилизации

60 • — •— • 1,83, 170 20

который обеспечивает требуемую летальность процесса.

Продолжительность процесса стерилизации по третьему способу равна 25 мин, а максимальная температура в центре банки, достигаемая продуктом, равняется 102,5оС.

При сравнительной оценке продолжительности процесса по третьему способу стерилизации сокращается относительно режима технологической инструкции

(15——30 ^ на 75 мин или 75%, а относительно способа горячего розлива на 7,5 мин или на 23%.

Томатный сок. Исследовали два способа стерилизации сока:

Первый способ. Стерилизация томатного сока в автоклаве по режиму 20 — 30 — 25

120

На рис. 3 приведены кривые прогреваемости и фактической летальности режима стерилизации в автоклаве:

кривая 1 - изменение температуры воды в автоклаве;

кривая 2 - изменение температуры томатного сока в периферийном слое банки; кривая 3 - изменение температуры томатного сока в центре банки.

Рис. 3 Кривые прогреваемости и фактической летальности режима стерилизации

томатного сока в автоклаве

20 — 30 — 25

120

1- изменение температуры воды в автоклаве;

2- изменение температуры томатного сока в периферийном слое банки;

3- изменение температуры томатного сока в центре банки.

Как видно из рис. 3, периферийный слой сока нагревается быстрее, чем центральный и разница температур достигает 15^18°С. Соответственно достигаемые величины фактической летальности по режиму составляют 18, 6 и 1,2 усл.мин.

-\---

Такая неравномерность тепловой обработки и низкая скорость прогрева 0,006оС/с

и приводит к снижению качества готового продукта. Второй способ.

На рис. 4 приведены кривые прогреваемости и фактической летальности режима стерилизации томатного сока в наименее прогреваемой точке (центр банки) при стерилизации в воздушном потоке с температурой 170оС и скоростью 4-5 м/с и охлаждение банки с соком в потоке увлажненного воздуха с содержанием мелкодисперсной влаги 0,02^0,03 кг/кг сухого воздуха и скоростью 4^5 м/с с вращением банки с соком вокруг своей продольной оси с частотой 1,83 с" .

Рис.4. Кривые изменения температуры и фактической мощности режима

8 12

стерилизации томатного сока 90----1,83

170 20

Режим стерилизации, который обеспечивает требуемую летальность, выражается:

8 12

90-----1,83

170 20

Как видно из рис. 4, при стерилизации сока томатного достигаемая максимальная температура в центре банки равна 115о, а фактическая летальность = 0,7 усл.мин., что гарантирует промышленную стерильность томатного сока.

При сравнительной оценке этих режимов можно сказать, что продолжительность процесса при стерилизации по второму способу сокращается на 55 мин или 74%.

Исследовали качественные показатели томатного сока, стерилизованного в автоклаве и в потоке воздуха с вращением тары после 20 суток хранения в обычных условиях.

Таблица

Качественные показатели томатного сока

Показатели качества

Содержание, %:

1. Сухих веществ.

2. Общего сахара.

3. Титруемой кислотности в пересчете на яблочную.

4. Содержание, мг на 100 г вещества:

4.1. Витамина «С».

4.2. Каротина.

5. Цветность: ед. оптической плотности.

Перед стерилизац ией

5,9 3,43 0,52

17,6 0,47 0,37

После стерилизации и 20 суток хранения в по новому режиму в

автокл потоке воздуха

аве

5,9 3,3 0,57

14,9 0,38 0,42

5,9 3,4 0,54

16,4 0,42 0,39

Таким образом, можно сделать вывод о том, что стерилизация соков с мякотью и сахаром в металлической таре в потоке воздуха с температурой 170оС и скоростью 4-5 м/с с охлаждением в потоке увлажненного воздуха с мелкодисперсной влагой в количестве 0,02^0,03 кг/кг сухого воздуха и вращением тары вокруг своей продольной оси эффективна и дает положительный результат:

- сокращается продолжительность процесса более 50%;

- достигается более равномерная тепловая обработка;

- значительно сокращается расход воды (более 20 раз). Объясняется это тем, что мелкие капли жидкости, попадая на нагретую поверхность вращающейся банки, быстро испаряются и образующийся пар моментально удаляется воздушным потоком, ускоряя тем самым процесс теплообмена между банкой и воздушным потоком;

- при стерилизации соков с мякотью в воздушном потоке с вращением тары качество готового продукта лучше сохраняется.

Библиографический список:

1. Фан-Юнг А.Ф., Флауменбаум Б.Л. и др. Технология консервированных плодов, овощей, мяса и рыбы. - М.: Пищевая промышленность, 1980.

2. Флауменбаум Б.Л., Старожук В.Н. и др. О стерилизации консервов в крупной таре для детей. - Консервная и овощесушильная промышленность, 1976, 12, 48 с.

Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. № 16, 2010.

-\-

M.S. Muradov, M.M. Muradov, M.M. Mirzamagomedova

Effective way to sterilisation juice with pulp in metallic tare

In the article there is explored different ways to sterilisation juice with pulp in metallic tare, is specified defect fo the explored ways and is installed more effictive way to sterilisation juice with pulp in metallic tare. metallic tare with juice with pulp sterilisation in flow of the air on temperature 170°C and cool in flow of the moistened air with by the sprayed moisture, at tare revolve around its axis.

Мурадов Миязуллах Салманович (р. 1940) заведующий кафедрой Технодогии и машин Дагестанского государственного технического университета, кандидат технических наук (1978), профессор(1993), окончил Дагестанский государственный университет (1965). Область научных интересов: стерилизация пищевых продуктов Автор более 200 научных работ.

Мурадов Марат Миязуллахович (р. 1970) доцент кафежры информационных систем в

экономике, кандидат технических наук (2005), доцент (2010), окончил Дагестанский

государственный технический университет (1992)

Область научных интересов: прогнозирование различных услуг.

Автор 15 научных работ

Мирзамагомедова Мадина Миязуллаховна (1972) старший преподаватель кафедры информатики, кандидат технических наук (2006). Окончила Дагестанский государственный технический университет (1994).

Область научных интересов: термоэлектрические теплообменные аппараты. Автор 12 научных публикаций.