СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СТЕРИЛИЗАЦИИ КОНСЕРВОВ, ОСНОВАННЫЙ НА F-ЭФФЕКТЕ
PRESERVES STERILISATION PROCESS CONTROL METHOD BASED ON F-EFFECT

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано при консервировании пищевых продуктов.
Известен способ (Бабарин В.П. Стерилизация консервов: Спаравочник. - СПб, ГИОРД, 2006) стерилизации паром с воздушным противодавлением и охлаждением водой, который осуществляется согласно режиму стерилизации, индивидуальному для каждого вида консервной продукции:
где а - продолжительность этапа продувки, мин;
А - продолжительность этапа нагрева, мин;
В - продолжительность этапа собственно стерилизации, мин;
С - продолжительность этапа охлаждения, мин;
Р - давление в аппарате на этапе охлаждения, кПа;
F - нормативный стерилизующий эффект (нормативная летальность) процесса, усл. мин;
стер
Т - температура собственно стерилизации, °С.
Функциональная схема контура управления температурой в стерилизационной камере по указанному выше способу представлена на фиг.1.
стк
факт
Недостаток управления процессом стерилизации по указанному выше способу заключается в следующем. Управление процессом стерилизации осуществляется температурой (Т) в стерилизационной камере 2. Так как значение фактического стерилизующего эффекта F не контролируется ни в течение процесса, ни по его окончании, безопасность продукта для потребителя гарантируется обычно завышением параметра В режима стерилизации, что приводит к снижению энергоэффективности установки, увеличению степени деструкции белковых и других веществ, гидролиза липидов, разрушения витаминов в продукте, уменьшения усвояемости и снижения органолептических показателей продукта, а также ряда других нежелательных процессов. В результате стерилизации по заданному режиму должно быть достигнуто гарантированно значение фактического стерилизующего эффекта не менее F (нормативной летальности или нормативного стерилизующего эффекта), в противном случае есть вероятность выработки консервов, опасных для потребителя с микробиологической точки зрения или неудовлетворительных по органолептическим показателям качества.
Известен способ контроля режима стерилизации консервов, включающий непрерывное измерение температуры в наименее прогреваемой точке консервов для определения фактической летальности, по достижении которой заданного значения судят о завершении стерилизации консервов (пат. №2090114, опубл. 20.09.1997). Способ позволяет повысить точность контроля и упростить контроль режима стерилизации. Этот способ является наиболее близким к предлагаемому способу и принят за прототип. Недостаток способа-прототипа заключается в следующем.
факт
Измеренное значение фактической летальности (или стерилизующего эффекта) F используют только для определения момента завершения процесса стерилизации, что не позволяет максимально минимизировать временные и энергетические затраты на стерилизацию консервов. Кроме того, в способе-прототипе используют датчик с набором термопар и матричный дешифратор, что снижает надежность системы и повышает ее стоимость.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в повышении эффективности процесса стерилизации за счет сокращения продолжительности самого процесса стерилизации консервов, и, как следствие, экономии энергии и улучшении качества консервов.
факт
зад
зад
факт
факт
зад
Для достижения указанного технического результата в предлагаемом способе управления процессом стерилизации консервов, основанном на F-эффекте, включающем непрерывное измерение температуры в наименее прогреваемой точке консервов для определения фактического стерилизующего эффекта F и его сравнение с заданным значением F, определяют разность между F-Р и в зависимости от этой разности осуществляют подачу пара в стерилизационную камеру до достижения значения фактического стерилизующего эффекта F, равного 70-75% от F.
факт
зад
факт
факт
зад
Отличительным признаком является использование определяемого в процессе стерилизации консервов фактического стерилизующего эффекта F, а точнее разности между F-F для управления подачей пара в стерилизационную камеру, при этом пар подают до достижения величины F, равной 70-75% от заданной F.
Благодаря этому стало возможным не ограничивать параметры (температуру, время) режима стерилизации, поэтому температура в стерилизационной камере по предлагаемому способу может превышать ту температуру, которую используют при стерилизации по режиму, как это и есть в способе-прототипе. В результате того что температура в стерилизационной камере по предлагаемому способу выше, возрастает скорость уничтожения микроорганизмов и их спор, а также скорость инактивации ферментов, а продолжительность самого процесса стерилизации сокращается, и, как следствие, энергетические затраты тоже уменьшаются. Кроме того, в результате сокращения времени высокотемпературной обработки консервов существенно улучшается качество продукта из-за уменьшения степени деструкции белковых веществ, гидролиза липидов, разрушения витаминов.
Предлагаемый способ иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-4.
На фиг.1 представлена функциональная схема традиционной системы управления процессом стерилизации, на фиг.2 - функциональная схема управления процессом стерилизации по предлагаемому способу управления процессом стерилизации, на фиг.3 - кривые температур в стерилизационной камере и банке и фактического стерилизующего эффекта в ходе стерилизации по предлагаемому в прототипе способу, на фиг.4 - то же для предлагаемого способа.
Способ реализуется следующим образом.
факт
При загрузке банок 1 в стерилизационную камеру 2 в одну из банок 1 в ее центр размещают датчик с термопарой, эту банку 1 с датчиком помещают в наименее прогреваемой зоне стерилизационной камеры 2. Управление процессом стерилизации осуществляют с помощью программируемого регулятора 3. В процессе стерилизации с помощью размещенного в банке 1 датчика непрерывно осуществляют измерение текущей температуры в банке 1, по измеренному значению температуры в банке 1 определяют текущее значение F по формуле:
где
факт
F - фактический стерилизующий эффект, усл. мин;
кон
τ - время окончания процесса, мин;
Т(τ) - временная зависимость температуры в наименее прогреваемой точке консервов;
Z - константа термоустойчивости микроорганизмов.
зад
факт
факт
зад
факт
зад
Затем определяют разность F-F (так называемую ошибку управления) и на основании этой величины изменяют количество подводимого в стерилизационную камеру 2 пара с помощью регулятора 3. Этот процесс продолжается до тех пор, пока величина F не достигнет 70-75% от F. После этого подачу пара в аппарат прекращают. Далее осуществляют этап охлаждения так же, как он реализован в прототипе (стерилизационная камера 2 наполняется холодной водой до верхнего уровня, затем реализуется прокачивание охлаждающей воды через стерилизационную камеру 2 до тех пор, пока температура воды в стерилизационной камере 2 не опустится ниже 45°С). В течение этого времени гарантированно достигается превышение F над F, т.е. получаются стерильные консервы.
Предлагаемый способ позволяет сократить по времени сам процесс стерилизации в 2 раза, о чем свидетельствуют кривые температур в стерилизационной камере 2 и банке 1 и фактического стерилизующего эффекта в ходе стерилизации по способу-прототипу (фиг.3) и по предлагаемому способу управления процессом стерилизации консервов, основанным на F-эффекте (фиг.4).
Заявляемый способ управления процессом стерилизации предполагают внедрить в учебно-экспериментальном цехе университета.