CC BY
84
Вестник ДГТУ. Технические науки. №12, 2007 А-
ВЛИЯНИЕ ЭКСГАУСТИРОВАНИЯ НА КАЧЕСТВО КОНСЕРВИРОВАННОГО
ПРОДУКТА
Ибрагимова Л.Р.
Дагестанский государственный технический университет, г. Махачкала
К изучению процесса тепловой стерилизации на протяжении многих лет приковано внимание ученых, как в нашей стране, так и за рубежом. При стерилизации консервов в герметически укупоренной таре процесс ведут под давлением, величина которого превышает упругость греющего пара, необходимую для обеспечения заданной температуры стерилизации. Давление поэтому является третьим параметром процесса стерилизации. Несмотря на то, что этот параметр не влияет на уничтожение микроорганизмов и является чисто физическим, соблюдать его необходимо не менее точно, чем температуру и время. В противном случае внутреннее давление, возникающее в банках, приводит к необратимой деформации металлической тары или срыву крышек с горловины стеклянной тары.
Подробный теоретический анализ и определение доли влияния отдельных факторов на величину внутреннего давления был сделан Б.Л.Флауменбаумом. Впоследствии теоретический анализ применительно к стеклянной таре был подтвержден экспериментальными исследованиями Ф.И.Когана.
Как известно, тепловая стерилизация консервов в настоящее время осуществляется преимущественно в автоклавах - аппаратах периодического действия. Создать необходимое противодавление в автоклавах не очень сложно - это делается с помощью сжатого воздуха или воды под давлением. Несмотря на свою простоту и универсальность, эти аппараты имеют ряд недостатков: периодичность работы, значительный расход пара и воды, трудоемкость и небезопасность обслуживания, сложность механизации и автоматизации процессов. Неравномерность температурного поля теплоносителя (10-20°С) приводит к необходимости увеличивать расчетную летальность режима стерилизации, что в свою очередь ведет к перегреву продукта и ухудшению его органолептических свойств и пищевой ценности.
Пастеризаторы и стерилизаторы открытого типа, т.е. работающие при атмосферном давлении, конструктивно значительно проще аппаратов, работающих под избыточным давлением, и более просты в обслуживании. Основным фактором, определяющим конструктивные особенности аппаратов открытого типа, является вид теплоносителя, применяемого в зоне нагревания.
В настоящее время в отечественной промышленности применяются только пастеризаторы открытого типа, в которых тепловая обработка консервов производится при температуре 100°С и ниже. В них можно стерилизовать лишь ограниченный ассортимент консервов, рН которых составляет ниже 4,5 - фруктовые консервы, маринады и т.п. при условии, что развивающееся в банках давление не превышает критического значения, угрожающего срыву крышек или разрушению тары. Достигнуть выполнения такого условия удается лишь для консервов гомогенной консистенции - соков с мякотью и натуральных, которые можно подвергнуть высокой степени теплового эксгаустирования путем тепловой обработки в потоке еще до фасовки в тару и разлить при температуре последующей стерилизации. При этом излишек давления могущий возникнуть в результате изменения упругости водяных паров и парциального давления воздуха, равен нулю.
Пастеризации же в открытых аппаратах без противодавления консервов гетерогенной консистенции (состоящих из 2-х или более компонентов), фасуемых при умеренной температуре, до настоящего времени осуществить не удается. Различными авторами предлагались варианты осуществления стерилизации консервов в стеклянной таре при атмосферном давлении. Все известные способы можно разделить на две группы: способы компенсации избыточного давления механическим путем и способы с применением приемов, снижающих давление.
К способам второй группы относится технологический процесс, называемый эксгаустированием. Эксгаустирование представляет собой операцию удаления воздуха из банок, наполненных продуктом. Причем служит не только средством снижения давления, но решает еще ряд не менее важных специфических задач консервного производства. Среди них на первом месте стоит проблема снижения окислительных процессов в консервах. В этих процессах основную роль играет кислород воздуха, находящийся в незаполненном пространстве консервной банки и в самом консервированном продукте.
В настоящее время известно несколько способов эксгаустирования: тепловое, механическое, самовакуумирование или самоэксгаустирование. Как тепловое, так и механическое эксгаустирование имеют ряд недостатков - они, как правило, не создают условий для стерилизации широкого ассортимента консервов в стеклянной таре без противодавления, средства вакуумирования часто сложны и энергоемки. Таким образом проблема эффективного эксгаустирования и разработки хорошей конструкции эксгаустера еще не нашла своего решения.
Но если не существует эффективных аппаратов, позволяющих полностью удалить воздух из банки с продуктом до закатки, то в мировой практике известен другой, очень эффективный метод эксгаустирования консервов в стеклянной таре - применение, так называемых, «дышащих» банок, из которых воздух стравливается уже после закатки во время последующей стерилизации и когда, таким образом, происходит, так сказать, «самоэксгаустирование».
«Дышащие» банки представляют собой тару особой конструкции, снабженную обратными клапанами. Клапаном служит затвор, образованный крышкой и горлом банки или элементами крышки. После стерилизации и охлаждения в такой таре образуется довольно глубокий вакуум, крышка плотно прижимается к горлу банки, обеспечивая, таким образом, ее герметичность. Для облегчения контроля за соблюдением герметичности тары как в процессе производства консервов, так и в торговой сети крышки, как известно, снабжаются контрольной кнопкой в виде выпуклой мембраны, которая втягивается при охлаждении (если в банке есть вакуум), а при нарушении герметичности занимает выпуклое положение. К укупоркам клапанного типа относятся следующие: Омния, Феникс, Уни, Еврокап, Альфа-Панк, Панно, «банка Ф.Г.Молдавского» и др.
Нами были исследованы особенности консервирования пищевых продуктов в самоэксгаустируемой таре и влияния эксгаустирования на качество консервированных продуктов.
Определено, что глубина вакуума, образующегося в банке, не зависит ни от степени наполнения банки, ни от температуры его при фасовке, но зависит от температуры стерилизации Tc: чем выше температура стерилизации, тем больше и вакуум. Такое явление объясняется тем, что в момент стерилизации уравнение равновесия крышки под действием внутреннего давления, сил упругости и внешнего давления
Р"п + Р"в = 1 + Р (1)
В момент закрытия клапана (начало охлаждения) это уравнение имеет вид
Р"п + Р"в = 1 + Р2 (2)
При охлаждении упругость водяных паров падает, а парциальное давление воздуха не изменяется. Давление в банке в этот момент
Р"'п + Р"в = Рз (3)
Вычтем (3) из (2): Р"п + Р"в - Р"'п - Р"в = 1 + Р2 - Рз (4)
Р"п - Р"'п - Р2 = 1 - Рз (5) При условии, что (1 -Рз) есть вакуум, получаем:
W = Р"п - Р"'п - P2 (6) Таким образом, чем больше Р"п, тем больше и величина вакуума W.
от температуры стерилизации консервов в опытной таре
Происходящее в процессе стерилизации консервов в «дышащей» таре выделение паровоздушной смеси предполагает некоторое уменьшение массы нетто продукта. Одновременно могут произойти и потери летучих соединений и компонентов, входящих в состав консервов (уксусной кислоты, ароматических веществ). Экспериментальная проверка показала, что на этапах собственно стерилизации и охлаждения вскипания продукта и выброса через клапаны затвора не происходит, но уменьшение массы нетто имеет место и находится в пределах 100 -1750 мг или 0,02 -0,35%, что в среднем в десять раз меньше допустимого значения колебания массы нетто по ГОСТу. Для определения потерь летучих веществ исследовали модельные растворы, содержащие уксусную кислоту. Эксперимент показал, что потери летучих веществ незначительны и находятся в интервале 1,1 - 3,0%. Активная кислотность продукта при этом практически не изменяется. С течением времени, благодаря отсутствию кислорода в самоэксгастумой таре, содержание ароматических веществ в ней становится даже больше, чем в контрольных образцах.
Определение сравнительного содержания ароматических веществ на хроматографе в контрольной и самоэксгаустируемой таре через шесть месяцев хранения показали следующее: содержание легколетучих соединений в контрольных образцах несколько выше, чем в опытных, а содержание высококипящих соединений в опытных образцах больше, чем в контроле. Это, по-видимому, объясняется тем, что в процессе стерилизации консервов происходят незначительные потери легколетучих фракций ароматических веществ плодов, но затем при хранении консервов эта разница уменьшается и со временем содержание ароматических веществ в опытной таре становится больше. Известно, что вещества, обуславливающие аромат плодов, весьма оксилабильны и в обычной таре происходит их окисление в процессе хранения
кислородом, содержащимся в дольках плодов. Нам представлялось интересным проследить за изменением в содержании в консервах в дышащей таре витамина С. С этой целью были исследовали образцы консервов «Перец болгарский резаный» и модельные растворы с витамином С. Содержание витамина определяли до стерилизации, сразу после нее, через сутки, и спустя 1, 3, 6, 9,12 месяцев хранения.
101)
60
10
í ?0 а
с
2 / /
Рис.3. Изменение содержания аскорбиновой кислоты в консервах "Перец сладкий натуральный" в
2 t
12
16
20
Г,нее.
Из представленного на рисунке 3 графика видно, что в таре, укупоренной «дышащими» крышками, витамин С сохраняется гораздо лучше, причем разница в содержании его в продукте увеличивается со временем хр анения и доходит до 40%. Одновременно определялось влияние процесса эксгаустирования на изменение цвета продукта при хранении. Цвет продукта «Компот из айвы» в опытных банках не изменился при хранении в течении 3, 6, 9, 12 месяцев, а в контрольных образцах стал значительно темнее, что объясняется неферментативным окислением полифенольных соединений. Отсутствие воздуха в опытных банках сводит процессы окисления в них до нуля.
Проведенные производственные испытания консервированной продукции («Огурцы маринованные», «Компот из айвы» и др.) по разработанным режимам пастеризации в непрерывно-действующем погружного типа пастеризаторе показали следующее:
- промышленная стерильность консервов отвечает требованиям ГОСТа;
- качественные показатели отвечают требованиям ГОСТа.
Таким образом, полученные результаты позволяют сделать вывод, что качество консервов, простерилизованных в таре «дышащего» типа значительно лучше по сравнению с образцами в обычной таре, стерилизованных в автоклавах.
Библиографический список:
1.Флауменбаум Б.Л. и др. Основы консервирования пищевых продуктов /Б.Л.Флауменбаум, С.С.Танчев, М.А.Гришин. - М.: Агропромиздат,1986. - 494 с.
2.А.А.Титова, Л.А.Терлецкая, Т.А.Мушенко, С.И.Островская. Стерилизация консервов в резьбовой стеклянной таре в аппаратах закрытого типа (автоклавах). -Научные труды международной научно-практической конференции. Часть 2. - Одесса: Астропринт, 1997. - 420 с.
3. А.А.Титова, Л.А.Терлецкая, Т.А.Мушенко, С.И.Островская. Непрерывная пастеризация консервов в резьбовой стеклянной таре типа Ш. - Научные труды международной н.п.к. Часть 2. - Одесса: Астропринт, 1997. - 420 с.
