Какой бы метод или аппарат ни применялся для получения консервов методом тепловой стерилизации, принцип консервирования остается одним и тем же: нестерильный продукт помещается в нестерильных условиях в нестерильную тару, которая после герметизации подвергается соответствующей тепловой обработке. В результате такой обработки микроорганизмы, находящиеся внутри банки, погибают, новые же, находящиеся в окружающей среде, благодаря герметичной укупорке тары, попасть внутрь не могут. Ферменты, способствующие порче продукта немикробного характера, при тепловой обработке разрушаются, и, таким образом, подвергнутые тепловой стерилизации в герметичной таре пищевые продукты могут сохраняться в хорошем состоянии в течение десятков лет. Однако сам принцип консервирования, предложенный более 170 лет назад Аппером, требует для своей реализации достаточно сложной аппаратуры, имеющей ряд существенных недостатков.
Поэтому перед учеными и инженерами давно возникла проблема: нельзя ли избежать необходимости стерилизации консервов в таре? Например, использовать принцип высокотемпературной кратковременной стерилизации для того, чтобы в течение нескольких секунд получить стерильный продукт, который можно было бы быстро охладить и уже стерильным фасовать в тару без необходимости дальнейшей тепловой обработки консервов в таре?
Проведенные исследования привели к созданию нового принципа и метода тепловой стерилизации пищевых продуктов, получившего название асептического консервирования. Согласно этому принципу стерильно подготовленный путем тепловой обработки пищевой продукт после охлаждения фасуется в стерильных (асептических) условиях в стерильную тару, накрывается стерильными крышками и закатывается в условиях, исключающих попадание в банку микроорганизмов.
И хотя на пути практической реализации этого принципа было немало технических преград, однако их удалось преодолеть и, прежде всего, в отношении жидких и пюреобразных продуктов, которые можно было без труда быстро прогреть в тонком слое до высокой температуры, прокачивая с помощью насоса через трубчатые или пластинчатые теплообменники. Таким же путем было осуществлено охлаждение простерилизованных продуктов в потоке.
Гораздо труднее оказалось решить проблемы стерилизации тары, создания асептических условий при фасовке и закатке, стерилизации крупных емкостей при необходимости консервировать большие массы пищевой продукции, предупреждения инфицирования этих емкостей при загрузке и разгрузке (особенно если эти операции производятся при больших объемах емкостей многократно) и т. д.
На рисунке показана схема асептического консервирования жидких и пюреобразных продуктов в мелкой жестяной таре, разработанная американским ученым В. Мартином в 1948 г. Технологический процесс состоит из четырех отдельных операций, которые совершаются синхронно и непрерывно: стерилизация продукта методом мгновенного подогрева и охлаждения в трубчатом теплообменнике-стерилизаторе; стерилизация тары и крышек перегретым паром; асептическая фасовка холодного стерильного продукта в стерильную тару; накрывание наполненной тары стерильными крышками и закатывание в асептических условиях, созданных с помощью насыщенного или перегретого пара.
Схема асептического консервирования жидких и пюреобразных продуктов в мелкой жестяной таре: 1 — аппарат для мойки банок; 2 — аппарат для сушки банок; 3 — аппарат для стерилизации банок; 4 — наполнитель; 5 — стерилизатор крышек; 6 — закаточная машина; 7 — закатанные банки (на этикетировку): 8 — трубчатый выдерживатель; 9 — теплообменник охладитель; 10 — теплообменник-стерилизатор; 11 — насос; 12 — сборник продукта
В соответствии с этой схемой стерилизация жидких и пюреобразных продуктов производится путем непрерывного прокачивания их через теплообменную систему, где в потоке осуществляются подогрев продукта до температуры стерилизации, выдержка и охлаждение. Режимы кратковременной стерилизации и охлаждения некоторых жидких и пюреобразных продуктов в трубчатых и пластинчатых теплообменниках или стерилизаторах смешения с последующим вакуум-охлаждением в условиях асептического консервирования приведены в таблице (К. П. Лемаринье).
В установке Мартина процесс организован таким образом, что подготовленные продукт и тара нигде не вступают в контакт с воздухом или с каким-либо другим источником микробиологического обсеменения.
Пустые банки попадают в систему по обычному тросовому транспортеру и после мойки и сушки направляются в стерилизатор. В последнем банки подвергаются действию перегретого пара при достаточно высокой температуре в течение времени, достаточного для достижения полной стерильности. Считается, что достаточной тепловой обработкой тары является поддержание температуры порядка 165—200 °С в течение 30 с. Температура перегретого пара поддерживается автоматически, а время выдержки банок в стерилизаторе регулируется скоростью движения тросового транспортера.
Стерилизация крышек осуществляется с помощью перегретого пара в специальном приспособлении, встроенном в магазин для крышек закаточной машины. Стерилизация закаточной головки осуществляется при 127 °С в течение 20—30 мин.
Простерилизованные банки непрерывно подаются к наполнителю, где в них фасуется простерилизованный и охлажденный продукт, а оттуда непосредственно к закаточной машине, где они накрываются стерильными крышками и закатываются.
Все операции, связанные со стерилизацией, наполнением и закаткой, производятся при атмосферном давлении в открытой системе. Проникновение микрофлоры из воздуха через входные, выходные или какие-либо иные проемы эффективно предупреждается движущейся навстречу банкам струей перегретого пара. Этот принцип противотока не только избавляет от необходимости применять механические клапаны для пропускания пустых банок внутрь и выпуска закатанных банок из системы, но также и от применения оборудования, работающего под давлением.
Установка Смита — Болла
Одним из вариантов асептического консервирования является установка Смита—Болла. Подлежащий консервированию однородный малокислотный пищевой продукт (например, мясоовощная зернистая масса) попадает в бункер 1 и через шлюзовой затвор направляется в подогреватель-стерилизатор, представляющий собой паровую трубу большого диаметра, в которой находятся три ленточных транспортера, расположенных один под другим. Продукт разбрасывается по ленте из нержавеющей стали тонким слоем, что позволяет быстро прогреть его до температуры 140—150 °С. Время перемещения продукта по ленточным транспортерам в паровой атмосфере подогревателя-стерилизатора измеряется несколькими десятками секунд, чего вполне достаточно для достижения стерильности продукта в тонком слое.
Стерильный продукт через шлюзовой затвор передается в барокамеру 3, где в стерильных (асептических) условиях производится фасовка его в стерильную тару и герметизация в асептических условиях.
Барокамера представляет собой помещение, выложенное из стальных плит толщиной 12,7 мм. В этой камере с помощью сжатого воздуха создается избыточное давление 0,1—0,15 МПа, что позволяет фасовать и закатывать консервы при температуре 120 °С и выше.
В обычном помещении с атмосферным давлением температура продукта при фасовке тут же падала бы до 100°С, поэтому в нем надежно простерилизовать наполнитель и подаваемую под фасовку тару невозможно, ибо используемый для тепловой обработки тары и аппаратуры острый пар не может быть нагрет в обычном помещении до температуры выше 100°С, чего явно недостаточно для некислотных продуктов. Поэтому в таком помещении завершить должным образом асептическое консервирование нельзя.
В барокамеру же можно подать пар, имеющий температуру не меньше 120 °С, и в течение нескольких минут добиться абсолютной стерильности внутренней поверхности стен, пола и потолка. Этим же высокотемпературным паром можно быстро простерилизовать находящееся в камере технологическое оборудование: наполнитель и закаточную машину.
Через одну из торцовых стен камеры через шлюзовой затвор подаются внутрь по транспортеру жестяные банки, которые стерилизуются в ленточном шпарителе острым паром при той же повышенной температуре порядка 120 °С. Таким образом, в наполнитель под фасовку подается стерильная тара.
Пищевой продукт, поступивший из подогревателя 2 в наполнитель 6, благодаря сбросу давления самопроизвольно охлаждается со 140—150 до 120 °С и при этой температуре фасуется в тару. Наполненные стерильные банки подаются на закаточную машину 5, снабженную устройством для паровой стерилизации крышек. Закатанные банки, проходя по транспортеру, охлаждаются водой, подаваемой через душевые насадки 4, и удаляются из камеры через шлюзовой затвор.
На другом торцовом конце камеры имеется тамбур, в котором осуществляется процедура декомпрессии (постепенного сброса давления), что дает возможность людям входить и выходить из камеры, не нарушая в ней установленного давления.
В барокамере имеется система кондиционирования воздуха, что облегчает условия труда обслуживающего персонала.
Поступающий в камеру сжатый воздух проходит через обеспложивающий фильтр и также является стерильным.
В нашей стране метод асептического консервирования широко внедрен на ряде заводов для сохранения фруктовых соков в резервуарах большой вместимости — танках на 20—50 т продукта, а также для сохранения концентрированных томатопродуктов.
Установка для асептического консервирования томатной пасты в танках вместимостью 25 м3 изображена на рисунке. Томатпаста из вакуум-выпарных установок подается в приемный бак, откуда насосом перекачивается в подогреватель смешения, где в продукт впрыскивается острый очищенный пар. Если температура пасты не достигла нужного значения, паста возвращается в сборник для рециркуляции. По достижении требуемой температуры паста подается в камеру стерилизации, где выдерживается определенное время. Затем паста передается в вакуум-охладитель, где, благодаря вскипанию, конденсат, образовавшийся при подогреве пасты острым паром, выпаривается. Из вакуум-охладителя паста насосом перекачивается в вертикальные танки. Для создания разрежения в охладителе имеется вакуумная станция. Танки оснащены бактериологическими фильтрами для стерилизации воздуха и арматурой для загрузки танков в асептических условиях.
Установка для асептического консервирования томатной пасты в танках: 1 — приемный бак; 2 — сборник рециркулирующего продукта; 8 — смеситель пара с продуктом; 4 — камера стерилизация; 5 -вакуум-охладитель. 6 — резервуар (танк) дли хранения стерильной томатной пасты; 7 — вакуумная станция; 8, 9 — продуктовые насосы
Крупные емкости применяют главным образом для консервирования соков и пюре, используемых в качестве полуфабрикатов для последующей обработки их в зимнее время и выпуска готового продукта. Это позволяет продлить производственный сезон на консервных заводах и резко сократить трудовые затраты. Кроме того, отпадает необходимость в использовании для этой цели дорогостоящего искусственного холода.
В Молдавском НИИ пищевой промышленности разработана установка для асептического консервирования жидких и пюреобразных продуктов в металлических бочках. Продукт подается с помощью насоса в трубчатый теплообменник, где нагревается до 105—110 °С, выдерживается при этой температуре 50—60 с, охлаждается до 30 °С, после чего фасуется в бочки, предварительно стерилизованные острым паром. Фасовка сока и укупорка бочек осуществляются в стерильных условиях.
В НРБ изготовляют оборудование для асептического консервирования яблочного сока в танках вместимостью 24 м3. Установка состоит из сборника для сока, пластинчатого трехсекционного пастеризатора с секциями подогрева, пастеризации и охлаждения вместимостью по 24 м3, пластинчатого бактерицидного фильтра для стерилизации воздуха, воздушного компрессора с ресивером. Сжатый воздух, простерилизованный на пластинчатом фильтре, подается в танки перед заполнением их соком и служит для охлаждения танка, простерилизованного острым паром в течение 2 ч под давлением 0,04 МПа, и предупреждения подсоса в него нестерильного воздуха.
Установка для асептического консервирования яблочного сока в танках: 1 — сборник для сока; 2 — центробежный насос: 3 — пластинчатый пастеризатор: 4 — компрессор; 5 — ресивер для сжатого воздуха; 6 — предохранительный клапан; 7 — пластинчатый фильтр для стерилизации воздуха; 8 — арматура: 9 — танк для хранения стерильного сока
Воздушный фильтр, заряженный асбесто-целлюлозными пластинами ЕК, также предварительно стерилизуют выходящим из танка паром в течение 1 ч. Воздух из ресивера под давлением не более 0,15 МПа осторожно подают на обеспложивающий фильтр, а оттуда — в танк, куда к этому времени доступ пара прекращают. Давление в танке поддерживают на уровне 0,04—0,05 МПа во избежание образования в танке вакуума. После охлаждения танка до температуры хранилища подачу воздуха прекращают и танк оставляют под давлением стерильного воздуха до заполнения.
Несмотря на значительные преимущества асептического консервирования перед стерилизацией пищевых продуктов в таре, использование этих установок осложняется немалыми трудностями поддержания абсолютной стерильности во всех элементах и деталях аппаратуры. Малейшая негерметичность ставит под угрозу сохранность большой массы продукции. Особую трудность в этом смысле представляет асептическое консервирование малокислотных пищевых продуктов. По этой причине в нашей стране установки для асептического консервирования используются довольно ограниченно, в основном для сохранения фруктовых соков-полуфабрикатов.
Установки для асептического консервирования пищевых продуктов в мелкой таре в нашей стране пока не созданы. Нам представляется, что в этом отношении более рационально использовать эффективные непрерывнодействующие стерилизаторы для банок.
Источник: Б.Л. Флауменбаум, С.С. Танчев, М.А. Гришин. Основы консервирования пищевых продуктов. Агропромиздат. Москва. 1986