Исследование прогреваемости компотов при ступенчатом нагреве и охлаждении в статическом состоянии

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

УДК 664.8.036.62

А.Ф.Демирова, Т.А.Исмаилов, М.Э.Ахмедов

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОГРЕВАЕМОСТИ КОМПОТОВ ПРИ СТУПЕНЧАТОМ НАГРЕВЕ И ОХЛАЖДЕНИИ В СТАТИЧЕСКОМ СОСТОЯНИИ.

Представлен способ ступенчатой стерилизации компотов в стеклянной таре СКО 1-82-1000 в горячей воде с последующим ступенчатым водяным охлаждением при статическом состоянии банок. Способ обеспечивает сокращение продолжительности процесса, экономию тепловой энергии и охлаждающей воды, а также повышение качества готовой продукции.

Ключевые слова: способ, ступенчатая стерилизация, горячая вода, банка, качество, готовая продукция, статическое состояние.

Введение. Одним из основных технологических процессов, при консервировании пищевых продуктов влияющих на качество готового продукта, является стерилизация консервов.

Из всего многообразия способов консервирования пищевых продуктов, основным видом, имеющим наибольшее промышленное применение, является тепловая стерилизация, цель которой заключается в уничтожении или подавлении жизнедеятельности микроорганизмов и их спор, опасных для здоровья человека и способных вызвать порчу продуктов при хранении.

Стерилизацию консервов проводят по определенным режимам, научное обоснование которых представляет собой комплексное исследование микробиологических, теплофизических и химических факторов, в результате которого найденное сочетание времени и температуры стерилизации позволяет получить продукты высокого качества, которые в максимальной степени сохранили полноценность природных пищевых веществ исходного сырья, являются стойкими при хранении и гарантирует здоровье потребителей.

Для выполнения этих задач необходимо изыскать новые способы интенсификации процесса тепловой стерилизации консервов, как одного из энергоемких и наиболее продолжительных процессов при производстве консервов.

Постановка задачи. В настоящее время стерилизация консервов в основном осуществляется в автоклавах, сущность процесса в которых заключается в том, что подготовленные банки с продуктом после расфасовки, заливки сиропом и закатки подвергают тепловой стерилизации в автоклаве по установленным режимам и процесс стерилизации в автоклавах обладает рядом общеизвестных недостатков.

Нами исследована возможность интенсификации процесса, тепловой стерилизации консервов применяя ступенчатый нагрев с последующим ступенчатым водяным охлаждением консервов.

Методы исследования. Прежде чем исследовать прогреваемость компотов при ступенчатом нагреве нами экспериментально исследовано температурное поле компотов при их стерилизации в автоклавах по режимам действующей технологической инструкции.

На рисунке 1. показаны кривые прогреваемости и фактической летальности центрального и периферийного слоев консервов «Компот из черешни» в банках СКО 1-821000 при стерилизации в автоклаве по режиму:

25-30-25

- 118 [1]

100

продолжительность, мин

Рис. 1 Кривые прогреваемости (1,2) и фактической летальности (3,4) в наиболее и наименее прогреваемых точках банки СКО 1-82-1000 при стерилизации консервов «компот из черешни» в автоклаве по режиму:

225-30-25 118

100

Как видно из рисунка, центральный слой компота прогревается медленнее, чем периферийный, причем температурная разница между слоями составляет 8-120С. Соответственно и фактические летальности этих слоев имеют разные значения: центральный слой имеет фактическую летальность 164 усл. мин, а периферийный 320 усл. мин. Коэффициент крайней неравномерности тепловой обработки [2] для данного режима составляет:

Кк.н.= 320 / 164 =1,9

Этот показатель является константой, характеризующей термическое сопротивление данного продукта в конкретных условиях стерилизации, т.е. показатель, характеризующий степень неравномерности тепловой обработки консервов при любом режиме стерилизации. Высокие значения Ккн. указывают на то, что значительная часть консервов (40-50%) подвергается заметному перегреву.

Аналогичные исследования были проведены и для консервов «компот из черешни» и «компот из абрикос» при стерилизации в автоклавах по режимам действующей технологической инструкции. Было выявлено, что и для этих консервов имеет место явно выраженная неравномерность тепловой обработки и большая продолжительность. Однако наиболее существенным недостатком процесса стерилизации консервов в автоклавах является большие расходы тепловой энергии и охлаждающей воды, которые обусловлены тем, что после каждого процесса стерилизации воду в автоклаве охлаждают до 400С с последующим нагревом до температуры стерилизации и соответственно тепловая энергия расходуется не только на нагрев продукта, но и на периодический нагрев воды.

Сущность разработанного нами способа стерилизации заключается в следующем. Банки с компотом после герметизации устанавливают в носитель, обеспечивающий механическую герметичность (предотвращение срыва крышек в процессе тепловой обработки) и помещают последовательно в ванны с горячей водой температурой 60-700С, 85 С и 100 С на определенное время. По истечении этого времени банки охлаждаются в последовательно установленных ваннах с температурой воды соответственно 800С,600С 400С.

Режим ступенчатой стерилизации консервов в общем случае можно выразить в следующем виде:

где ТН]_, ТН2 ... Тнл - продолжительности периода ступенчатого нагрева

H.TÍ

консервов при соответствующих температурах горячей воды Тн2.

Тох1, Т0Х2 ... Т0Х71 - продолжительности периодов ступенчатого охлаждения

консервов при соответствующих температурах охлаждающей воды TollТох2... Т0Х Г1

Результаты работы и их обсуждение. Нами исследована прогреваемость консервов «Компот из черешни» в банке СКО 1-82-1000 со ступенчатым нагревом в горячей воде с последующим ступенчатым водяным охлаждением по режиму:

5 5 15 5 5 5 600 С ' 800 С ' 1000 С ' 800 С ' 600 С ' 400 С '

о

10

20 30

Время, мин

40

50

Рис. 2 Кривые прогреваемости (1,2) и фактической летальности (3,4) в наиболее и наименее прогреваемых точках банки СКО 1-82-1000 при ступенчатой стерилизации консервов «Компот из черешни» по режиму:

5

5

16

7

7

7

600 С 800 С 1000 С 800 С 600 С 400 С

Как видно из рис.2, режим обеспечивает промышленную стерильность консервов, так как величины фактической летальности в наименее и наиболее прогреваемых точках удовлетворяют значениям, обеспечивающим промышленную стерильность готовой продукции, которые составляют для компотов 150-200 усл. мин[3] и для данного режима соответственно равны 230 усл. мин и 195усл. мин) и коэффициент неравномерности тепловой обработки для предлагаемого режима равен 1,18 что говорит о том, что по предлагаемому режиму периферийные и центральные слои продукта получают более равномерное тепловое воздействие, чем по режиму действующей технологической инструкции.

На рисунке 3 представлены кривые прогреваемости и фактической летальности консервов «Компот из абрикос» в банке СКО 1-82-1000 при ступенчатой стерилизации компота со ступенчатым водяным охлаждением по режиму:

5 5 15 7 7 7 700С ' 850С ' 1000С ' 800С ' 600С ' 400С '

о

га ср ф

-а -а

о о

10

ч о m <D

ср ф

0

10

40

50

20 30

Время, мин

Рис. 3 Кривые прогреваемости (1,2) и фактической летальности (3,4) в наиболее и наименее прогреваемых точках банки СКО 1-82-1000 при ступенчатой стерилизации консервов «Компот из абрикос» по режиму:

5

5

15

7

7

7

700С 850С 1000С 800С 600С 400С

Как видно из рисунка данный режим обеспечивает требуемую летальность консервов. Для периферийных слоев фактическая летальность равна 252усл.мин., а для центральных слоев 211 усл.мин. Коэффициент крайней неравномерности равен Ккн= 252/211=1,19, что говорит о равномерном прогреве компотов, и о сокращении продолжительности процесса стерилизации по сравнению с действующими режимами на 29мин

На рисунке 4 приведены кривые прогреваемости и фактической летальности в наименее и наиболее прогреваемых точках консервов «компот из яблок» при стерилизации их путем ступенчатого нагрева в аппаратах непрерывного действия по

5 5 15 7 7 7

следующему режиму: —— • —— •-----— • —----— •

700С 850С 1000С 800С 600С 400С

о

о

со

ср ^

I—

со

ср ф

10

20 30

Время, мин

40

- 10

50

ч о m

<D

CP ф

Рис.4 Кривые прогреваемости (1,2) и фактической летальности (3,4) в наиболее и наименее прогреваемых точках банки СКО 1-82-1000 при ступенчатой стерилизации консервов «Компот из яблок» по режиму:

5

5

15

7

7

7

700С 850С 1000С 800С 600С 400С

0

-\-

Сравнивая стерилизующие эффекты наиболее прогреваемых слоев (240 усл.мин.) и наименее прогреваемых слоев (207усл.мин.) и рассчитав значение коэффициента крайней неравномерности Кк.н =240/207=1,1, можно сделать вывод, о целесообразности использования ступенчатого нагрева, т.к. при этом происходит сокращение продолжительности тепловой обработки по сравнению с автоклавным режимом, что улучшает качество готового продукта с одновременным обеспечением экономии тепловой энергии и охлаждающей воды.

Выводы. Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает сокращение продолжительности процесса тепловой стерилизации консервов, обеспечивает значительную экономию тепловой энергии и воды, обусловленную тем, что по предлагаемому способу в процессе нагрева тепло расходуется только на нагрев продукта, в отличие от известного способа, где значительная часть тепловой энергии расходуется на нагрев воды в автоклаве. Кроме того, предлагаемый способ обеспечивает и значительную экономию и охлаждающей воды.

Наряду с этим, предлагаемый способ по сравнению со способом стерилизации, предусмотренным в действующей технологической инструкции, обеспечивает возможность создания непрерывного технологического процесса, а также повышение качества готовой продукции, которая является следствием сокращения продолжительности тепловой обработки, а также несколько снижает неравномерность тепловой обработки консервов за счет периодического механического перемешивания при переносах носителей с банками из одной ванны в другую.

Библиографический список:

1. Сборник технологических инструкций. Т.2, М. Пищевая пром., 1977г.

2. Демирова А.Ф. Изыскание параметров непрерывной ротационной стерилизации консервов в стеклянной таре. Канд.диссерт. Махачкала, 2000г.

3. Флауменбаум Б.Л. «Основы консервирования пищевых продуктов», М. Агропромиздат. 1982.

Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. № 18, 2010.

-\-

A.F. Demirova, T.A. Ismailov, M.E. Achmedov

Research of compotes warming up at step heating and cooling in a static condition

The way of step sterilization of compotes in glass container SKO 1-82-1000 in hot water with the subsequent step water cooling is presented at a static condition of pots. The way provides reduction of duration of process, economy of thermal energy and cooling water, and as finished goods improvement of quality.

Keywords: step sterilization, hot water, pots, quality, improvement, static condition

Демирова Амият Фейзудиновна (р. 1970) доцент кафедры ТПОП Дагестанского государственного технического университета, кандидат технических наук (2004). Окончила Дагестанский государственный технический университет (1992). Область научных интересов: процессы и аппараты пищевых производств. Автор 24 научных публикаций

Исмаилов Тагир Абдурашидович

Область научных интересов: термоэлектрическое приборостроение. Автор более 400 научных публикаций.

Ахмедов Магомед Эминович

Область научных интересов: интенсификация технологических процессов пищевой промышленности

Автор около 500 научных публикаций