Стерилизация консервов в воде с противодавлением используется в случае фасовки консервов в стеклянную тару, независимо от температурного уровня (т. е. ниже или выше 100 °С), а также применительно к жестяной таре, если требуется устранить чрезмерное вздутие концов, приводящее к. остаточным деформациям (что бывает при стерилизации крупных банок или банок, стерилизуемых при высоких температурах).
Давление в стеклянной таре при стерилизации больше того, которое при прочих равных условиях возникает в жестяной таре. Сопротивление же внутреннему давлению на срыв крышки с горловины банки относительно невелико и зависит от температуры. Так, для стеклянных банок типа I-82, укупориваемых обкатным способом, критическое давление на срыв крышек при 20 °С составляет 0,17 МПа, а при 112—115 °С оно уменьшается до 0,07 МПа. Поэтому, если не принять специальных предупредительных мер, то крышки с банок во время стерилизации будут сорваны и содержимое банки пропадет.
Эти предупредительные меры заключаются в том, что в автоклаве создают при стерилизации тем или иным способом давление, которое равно или превышает давление в банке. Во всяком случае, разница между давлением в банке и давлением в аппарате должна быть меньше критического значения, при котором крышка срывается, т. е. давление на крышку изнутри должно уравновешиваться давлением снаружи. Такой способ стерилизации называется стерилизацией с противодавлением, при этом имеется в виду, что часть общего давления в автоклаве должна создаваться «горячим» способом — за счет пара, для обеспечения необходимой температуры стерилизации, а часть — «холодным» путем, т. е. таким, при котором давление в автоклаве увеличивается без повышения температуры (иначе одновременно росли бы и температура и давление в банке).
Противодавление в автоклаве может быть создано двумя путями: подачей в автоклав сжатого воздуха и за счет теплового расширения воды.
Стерилизация с воздушным противодавлением
До загрузки сеток подогревают воду в автоклаве до температуры, превышающей температуру банок с продуктом на 10—15°С. Затем сетки с банками загружают в автоклав, причем уровень воды должен быть на 10—15 см выше верхнего ряда банок. Далее автоклав закрывают и подают в него через барботер смесь пара с воздухом либо один сжатый воздух с таким расчетом, чтобы быстро создать необходимое противодавление. Когда требуемое значение достигнуто, подачу воздуха прекращают и в автоклав пускают (или продолжают пускать) пар до тех пор, пока не будет достигнута температура стерилизации. Затем паровой вентиль прикрывают и приступают к собственно стерилизации.
Противодавление в автоклаве в течение всего периода подогрева и стерилизации должно поддерживаться на постоянном уровне. Величина этого противодавления входит в формулу стерилизации, которая в этом случае имеет вид (А—В—С):(Т° С)∙p, где р — противодавление.
Из сказанного вытекает, что, в отличие от паровой стерилизации, при данном методе стерилизации показания термометра и манометра не зависят друг от друга и микробиологическая сторона процесса может контролироваться только по показаниям термометра.
Если давление повышается сверх установленной величины, его понижают, выпуская часть воды через сливной вентиль. Если давление падает, возобновляют подачу сжатого воздуха.
Во время стерилизации периодически (каждые 15—20 мин) производят продувку автоклава, выпуская газовую смесь из верхней части автоклава через боковую сливную трубу и подавая снизу смесь пара и воздуха. При этом вода в автоклаве перемешивается и происходит равномерное распределение температуры по всему объему аппарата.
Последний этап процесса — охлаждение — осуществляют следующим образом. Включают насос и начинают подавать воду в верхнюю часть автоклава. Одновременно открывают нижний вентиль на сливной трубе и начинают выпускать горячую воду. При этом холодная вода, будучи более тяжелой, опускается, перемешиваясь с горячей, которая выпускается снизу, в результате чего температура воды в автоклаве плавно понижается.
На некоторых заводах выпуск усредненной воды производят не снизу, а сбоку. Опыты показали, что и при таком способе усреднение температуры воды в автоклаве происходит удовлетворительно.
В период охлаждения противодавление должно поддерживаться постоянным, как и во время подогрева и стерилизации. Лишь по окончании охлаждения закрывают водяной и воздушный вентили, снижают давление в автоклаве до атмосферного, открывают крышку и производят разгрузку.
Во время стерилизации или охлаждения уровень воды в автоклаве случайно может понизиться, так что верхний ряд банок оголится. В этом случае уровень воды нужно восстановить, подавая воду небольшими порциями снизу (но не сверху, иначе могут лопнуть верхние банки). В связи с этим при стерилизации с воздушным противодавлением важно знать местоположение уровня воды в автоклаве. Для контроля уровня желательно в наивысшей цилиндрической части автоклава установить пробный краник.
Нужно сказать, что верхние банки при охлаждении находятся все же в более опасном положении, чем нижние, так как струя холодной воды, не успев смешаться с горячей, может ударить прямо в эти горячие банки и вызвать термический бой. Вот почему на внутренней стороне крышки, по ее окружности, монтируется кольцевой барботер с отверстиями, направленными вверх, в сторону крышки. При такой системе охлаждения вода, выходя из отверстий змеевика, ударяется в крышку автоклава и падает вниз в виде тонких душевых, слегка согретых струй. Такое устройство дает возможность ликвидировать термический бой банок в верхнем ряду во время охлаждения.
Стерилизация с водяным противодавлением
По одному из вариантов автоклав загружают сетками с банками, герметично закрывают и подают внутрь воду до тех пор, пока она не заполнит весь автоклав и не покажется из продувочного краника на крышке. После этого закрывают краник и пускают в змеевик пар. Первые же порции пара, сконденсировавшись, увеличивают объем воды в автоклаве. Кроме того, объем воды стремится увеличиться и за счет ее теплового расширения. А так как автоклав с самого начала был до отказа заполнен водой, а вода плохо сжимается, то давление в автоклаве начинает быстро возрастать и уже при 70—80 °С может оказаться на уровне, требуемом по режиму. Поэтому, наряду с подачей пара в барботер для дальнейшего подогрева, необходимо к этому моменту прекратить повышение давления, удаляя избыток воды через продувочный краник или через верхний вентиль на боковой сливной трубе.
Далее подачу пара прекращают и приступают к собственно стерилизации, поддерживая постоянными температуру и давление путем регулирования (в случае необходимости) подачи пара и выпуска воды. К концу периода подогрева давление в автоклаве следует поднять несколько выше требуемого по формуле, так как при отключении автоклава от паровой магистрали давление несколько понижается. Охлаждение автоклава после стерилизации производится так же, как и в случае применения воздушного противодавления.
Этот способ создания противодавления имеет одну негативную особенность, которая заключается в том, что малейшие изменения объема воды в автоклаве резко отражаются на величине давления. Достаточно небольшой утечки воды за счет технически возможных неплотностей соединений в автоклаве, как давление резко падает, и при подаче небольшого количества пара давление может так же резко возрасти. Эта особенность связана с сущностью самого способа, принцип которого на том и основан, что давление в автоклаве возникает за счет увеличения объема воды в заполненном доверху аппарате. Резкие колебания давления, которые вполне возможны при встречающихся неплотностях в сальниках, набивках и т. п. (не говоря уже о недосмотрах при обслуживании), могут привести иногда к массовому браку из-за срыва крышек.
Более удобно работать по другому варианту, когда противодавление создается при наличии «воздушной подушки». Для этого после предварительного подогрева воды и загрузки банок доливают в автоклав воду с таким расчетом, чтобы уровень ее на 2—3 см не доходил до верхнего края цилиндрической части. Затем закрывают все вентили и краны, крышку и пускают через барботер пар. Таким образом, автоклав к началу подогрева не весь заполнен водой: некоторая часть воздуха в нем («воздушная подушка») оставлена.
По мере пропускания пара и нагрева воды объем ее увеличивается, а объем пространства, заполненного воздухом, в верхней сферической части автоклава уменьшается. Поэтому воздух сжимается, давление его возрастает и к концу периода подогрева достигает нужной по формуле величины. При таком методе давление в автоклаве повышается очень плавно, а небольшие изменения объема воды при ее утечке или при подаче пара мало отражаются на величине противодавления. Таким образом, «воздушная подушка» является своего рода буфером, принимающим на себя возникающие в системе колебания давления.
Если к концу подогрева величина давления оказывается недостаточной, то в автоклав добавляют некоторое количество воды под давлением. Стерилизация и охлаждение производятся так же, как и в предыдущем варианте.
Источник: Б.Л. Флауменбаум, С.С. Танчев, М.А. Гришин. Основы консервирования пищевых продуктов. Агропромиздат. Москва. 1986