Общие требования к стерилизаторам, Классификация медицинских стерилизаторов, маркировка стерилизаторов – Правила техники безопасности и правила эксплуатации при работе с паровыми стерилизаторами

где р₆– давление, развиваемое в банке при стерилизации, к Па; р_к.и и р_{к. в} – критическое избыточное давление соответственно снаружи и внутри банки, кПа.

Наилучшим вариантом является такой, когда р_а = р_σ, однако вести процесс при этом условии очень трудно вследствие неравномерности температурных полей в автоклаве, неизбежных погрешностей в измерениях температур из-за термической инерционности измерительных приборов и т. д. Поэтому величину противодавления поддерживают в указанных пределах.

Режим стерилизации должен обеспечивать определенную степень летальности процесса, т. е. отмирание части микроорганизмов, способных вызвать порчу продукта, и при этом не привести к значительному ухудшению органолептических показателей продукта.

В настоящее время на ряде консервных предприятий эксплуатируются пневмогидростатические стерилизаторы «Хунистер» венгерской фирмы «Комплекс». Этот стерилизатор состоит из 14 башен, каждая из которых разделена на две одинаковые камеры. Первые шесть ванн составляют секцию подогрева, следующая секция является зоной стерилизации. Из нее банки поступают в секцию предварительного охлаждения и в последующем в шесть ка¬мер охлаждения (рис. 51).

Банки после закаточной машины через загрузочное устройство подаются в носители, прикрепленные к двум тяговым цепям. Носители последовательно проходят через шесть ванн предварительного подогрева. В каждой ванне разность уровня воды по обе стороны перегородки, разделяющей ванну на две камеры, равна 4 м. Это обеспечивается подачей воздуха в одну из камер ванны. Подача пара и воздуха в каждую ванну осуществляется таким образом, чтобы в зоне подогрева давление плавно возрастало на 40 кПа от башни к башне. В седьмой и восьмой башнях поддерживается давление пара 240 кПа, что обеспечивает поддержание температуры 130 °С. В зоне охлаждения давление от башни к башне постепенно снижается на 40 кПа. Проходя через все башни, банки с продукцией равномерно прогреваются, выдерживаются при температуре стерилизации и постепенно охлаждаются с понижением давления.

В таких стерилизаторах можно стерилизовать продукцию, фасованную в металлическую и стеклянную тару. Производительность стерилизатора и продолжительность стерилизации регулируются путем изменения скорости движения тягового транспортера. В зависимости от размера тары и вида продукта производительность аппарата составляет от 5 080 до 19 400 банок в час.

Учитывая, что эти стерилизаторы очень дорогие, на консервных предприятиях создаются стерилизационные отделения, обслуживающие несколько технологических цехов. В зависимости от сезонности переработки различного сырья стерилизаторы могут быть предназначены для обработки различных видов консервов. Это позволяет в лучшей степени использовать основные фонды предприятия.

Безусловно, такие стерилизаторы экономически выгодны лишь на заводах с большим объемом производства одного вида продукции.

Горячий розлив. При выработке консервов с высокой кислотностью допускается проведение стерилизации продукта горячим розливом. В этом случае жидкий продукт (например, томатное пюре или паста, яблочный сок, фруктовое пюре и т. п.) подогревается до температуры 95-98 °С и при этой температуре фасуется в предварительно простерилизованные паром банки вместимостью не менее 3 л. Иногда допускается и меньшая вместимость, но при тщательном соблюдении санитарных требований и обеспечении точного поддержания требуемого температурного режима. За счет длительного охлаждения продукта происходит дополнительное термическое воздействие на термостойкие бактерии. При таких условиях они не смогут развиваться. В случае применения горячего розлива предъявляются повышенные требования к санитарному состоянию предприятия.

Пастеризация

Пастеризация — тепловая обработка консервов при атмосферном давлении. Процесс обработки консервов по установленным режимам осуществляется в аппаратах открытого типа. Конструкция их сравнительно проста, так как отсутствует необходимость в создании специальных шлюзовых затворов и герметизации камеры стерилизации. Обогрев продукта в таких аппаратах проводится водой, паром, горячим воздухом и другими теплоносителя¬ми. В большинстве случаев эти аппараты используются для нагрева продукта до 100 °С и называются пастеризаторами.

Пастеризаторы периодического действия. Наиболее простейшей конструкцией ластеризатора являются открытые ванны или автоклавы, заполненные водой и оборудованные барботером для подачи пара.

Процесс пастеризации в таких аппаратах проводится следующим образом. Ванну заполняют водой так, чтобы она покрыла полностью банки после загрузки ими аппарата. Вода подогревается до температуры, не превышающей температуру банок более чем на 40 °С (обычно до 80-100°С). После загрузки аппарата банками температура воды снижается, поэтому сразу же начинают подавать через барботер пар. Температура воды постепенно повышается до температуры пастеризации, при которой продукция выдерживается в течение времени, соответствующего формуле стерилизации. После окончания прогрева банок проводят их охлаждение добавлением в ванну холодной воды. Процесс охлаждения также осуществляется в строгом соответствии с формулой стерилизации. Охлаждение ведется до температуры воды 40-45°С. Использование таких аппаратов требуем значительных затрат труда. Кроме того, в таких устройствах затруднено поддержание заданной температуры, и поэтому применение их ограничено.

Пастеризаторы непрерывного действия. Более перспективным является использование непрерывно действующих пастеризаторов. Конструкция таких аппаратов обеспечивает равномерное прогревание банок, выдержку их при температуре пастеризации и охлаждение в течение определенного времени.

Аппараты бывают оросительного и погружного типов.

Наиболее часто применяются аппараты оросительного типа, в которых в качестве теплоносителя используется вода, подогретая паром.

В аппарате оросительного типа банки с продуктом перемещаются в коробчатом корпусе пластинчатым транспортером через несколько зон, в каждую из которых подается вода заданной температуры из душирующих устройств. Загрузка и выгрузка банок механизированы.

Одним из характерных пастеризаторов оросительного типа является пастеризатор-охладитель ЕК-18, выпускаемый в ВНР. Он имеет семь зон: три или четыре зоны предварительного нагрева и пастеризации и четыре или три зоны охлаждения. Температура орошающей воды по зонам составляет: для I- 80 °С; для II и III-95; для IV-95 или 70; для V-70 или 40; для VI-35 или 20 и для VII-20 °С. В зоне пастеризации температура продукта достигает 90-92 °С.

В аппаратах погружного типа транспортер с банками проходит через подогретую до 96-98 °С воду, заполняющую ванну аппарата. Пройдя зону пастеризации, банки охлаждаются, последовательна перемещаясь по конвейеру через ряд ванн со ступенчато понижающейся температурой. Охлаждение банок может осуществляться также водой из душевых устройств.

Пастеризаторы погружного типа обеспечивают более стабильный режим пастеризации, чем пастеризаторы оросительного типа. В последних наблюдается иногда нарушение режима из-за возможности засорения отверстий душевого устройства и образования накипи.

Однако в пастеризаторах оросительного типа в лучшей степени происходит теплопередача, что позволяет сократить продолжительность прогрева и охлаждения.

Тепловая обработка при температуре свыше 100 °С и атмосферном давлении. Применение открытых пастеризаторов, в которых используется в качестве теплоносителя вода, ограничено режимами пастеризации консервов, для которых допускается температура пастеризации до 100 °С.

В открытых пастеризаторах можно осуществить стерилизацию и при температурах свыше 100 °С, но при этом необходимо использовать жидкие теплоносители, кипящие при температурах значительно выше 100 °С, или воздух. Однако использование высокотемпературных органических теплоносителей ограничено вследствие того, что они легко гидролизуются под воздействием влаги. Кроме того, стерилизация консервов при атмосферном давлении и температурах свыше 100 °С требует проведения определенных приемов для предупреждения срыва крышек со стеклянных банок или необратимой деформации металлических.

Использование воздуха в качестве теплоносителя также позволяет достичь температур стерилизации выше 100 °С, но одним из препятствий в широком применении таких пастеризаторов является низкий коэффициент теплоотдачи от воздуха к материалу банки. Это может быть скомпенсировано в некоторой степени возможностью нагрева теплоносителя до довольно высоких температур.

Конструкции воздушных стерилизаторов открытого типа различны. В некоторых из них камеры предварительного нагрева выполняют роль эксгаустера, в котором осуществляется подогрев не закатанных банок воздухом температурой 140 °С. Сразу же после выхода из этой секции банки герметизируются на закаточной машине и поступают в секцию стерилизации, где температура воздуха поддерживается на уровне 105-115 °С. В третьей секции — секции охлаждения банки вначале охлаждаются обычным атмосферным воздухом и затем увлажненным воздухом.

В некоторых конструкциях пастеризаторов охлаждение осуществляется водой.

Преимуществами воздушных пастеризаторов являются возможность точного автоматического регулирования процесса и обеспечение высоких санитарно-гигиенических условий производства.

Асептическое консервирование

Все описанные способы стерилизации требуют довольно продолжительного температурного воздействия на продукт, что приводит к определенным химическим изменениям. Снизить вредное тепловое воздействие можно применением асептического консервирования. Сущность способа заключается в раздельной стерилизации продукта и тары с последующим фасованием стерильного охлажденного продукта в асептических условиях. В отличие от горячего розлива продукт не только мгновенно нагревается, но и мгновенно охлаждается.

Идея асептического консервирования, возникшая около 45 лет назад, лишь 30 лет спустя получила практическое применение. Это стало возможным после создания специальных насосов, теплообменников, подбора соответствующих дезинфицирующих средств.

Технологический процесс асептического консервирования. В СССР эксплуатируются отечественные установки А9-КСК и А9-КСИ, установки ТА-2А и ТА-3А, выпускаемые в ВНР и модифицированные советскими специалистами, а также линии, выпускаемые в НРБ, реконструированные по советскому проекту (рис. 52, 53).

На этих установках консервируют в крупных резервуарах соки плодово-ягодные осветленные и неосветленные, пюре плодово-ягодное (для абрикосового пюре рН не должно превышать значения 3,8), томатное пюре и томатную пасту с содержанием сухих веществ до 30%. Продукты, поступающие на консервирование, должны иметь микробиальную обсемененность в пределах, указанных в табл. 14.

Технологический процесс асептического консервирования состоит из следующих операций: подготовка оборудования, включающая ревизию установки, ее санитарную обработку, определение герметичности, сборку и разборку бактериологических фильтров, стерилизацию оборудования, продуктопроводов и резервуаров; стерилизация с последующим охлаждением продукта и заполнение им резервуаров; хранение продукта и его выгрузка в асептических условиях.

Обработка оборудования. Перед консервированием проверяют состояние резервуаров, продуктопроводов, паро- и воздухопроводов, арматуры. Внутренние поверхности технологического оборудования и коммуникаций промывают холодной водой в течение 3-5 мин, а затем в течение 10-15 мин — горячей водой при температуре 70-80 °С. Если не удается полностью удалить остатки продукта на внутренней поверхности, оборудование и коммуникации обрабатывают 2%-ным раствором каустической соды при температуре 70 °С. После мойки стерилизатор, охладитель и продуктопроводы заполняются горячей водой, и при этой температуре осуществляется выдержка в течение 30 мин. Резервуары моют не менее 5 мин горячей (70-80 °С) водой с помощью моечных машинок ММ-4. После мойки резервуары проверяются на герметичность.

Следующим этапом подготовки установки к эксплуатации является сборка, бактериологических фильтров. В собранном виде бактериологический фильтр должен иметь общее сопротивление материала равным 44,1±9,8 Па. Допускаемая скорость фильтрации воздуха через фильтрующую ткань не более 10 см/с.

После мойки резервуаров проводится микробиологическая проверка бактериологической чистоты их внутренней поверхности. Анализируется смыв стерильным влажным тампоном поверхности в 100 см² вблизи люка. Если в смыве (1 см³) содержится не более 30 клеток бактерий и 10 клеток дрожжей и плесени, приступают к стерилизации резервуара. Стерилизация щелочью проводится 2%-ным раствором при температуре 80-85 °С путем заполнения и выдержки в течение 45 мин или с использованием моечных машинок ММ-4 в течение 10 мин.

Для стерилизации препаратом «Дезоксон-1» используют 0,1%-ный его раствор в воде при температуре 20-25 °С посредством моечных машинок ММ-4 в течение 45 мин. Дезинфицирующие растворы используют многократно, добавляя к ним соответствующее количество препарата.

После обработки щелочью или «Дезоксоном-1» на резервуар устанавливается бактериологический фильтр и проводится паровая стерилизация при давлении 0,05 МПа соответственно в течение 120* или 90 мин. Начало стерилизации отсчитывают с момента достижения конденсатом температуры 95 °С.

После стерилизующей обработки в последних порциях конденсата не допускается наличие дрожжей и плесеней, факультативно-анаэробных и анаэробных бактерий.

По окончании стерилизации резервуары заполняют стерильным воздухом, доводя давление в резервуаре до 0,05 МПа и сохраняя это давление до заполнения резервуара продуктом.

Оборудование стерилизуют следующим образом. После мойки горячей водой его обрабатывают 2%-ным раствором щелочи (45 мин) или 0,1%-ным водным раствором «Дезоксона-1» (30 мин). Щелочь нагревают до температуры 100 °С, при использовании препарата «Дезоксон-1» температура обработки 35 °С. Затем оборудование промывают горячей водой в течение 60 мин в случае использования каустической соды или 30 мин при обработке препаратом «Дезоксон-1».

После окончания промывания в установку подают пар под давлением 0,03-0,05 МПа. Подачу пара прекращают непосредственно перед началом работы на продукте, но не менее чем через 2 ч от начала прошпаривания в случае щелочной обработки и 1 ч в случае использования препарата «Дезоксон-1».

Стерилизация продукта при асептическом консервировании» Стерилизацию продукта проводят по режимам, приведенным в табл. 15, перекачивая его насосом из бака предварительного резервирования.

После стерилизации продукт поступает в охладитель, где он охлаждается до температуры 30-40°С. Охлажденный продукт по стерильному трубопроводу в асептических условиях герметизированными насосами подается в резервуары. При достижении продуктом заданного уровня перекачка прекращается. Продукт хранится при температуре не ниже 0 °С. Разгрузка резервуаров осуществляется по мере необходимости без нарушения стерильности остающегося продукта.

Ориентировочные данные об отходах и потерях на операциях асептического консервирования приведены в табл. 16.

Преимущества асептического консервирования. Асептический способ имеет преимущества перед обычной технологией стерилизации. Тепловая обработка продукта в стерилизаторах может проводиться в тонком слое в течение очень короткого времени. Это позволяет сохранить органолептические и физико-химические показатели перерабатываемого продукта. Кроме того, применение этого способа позволяет сгладить пик сезона переработки овощей, более равномерно использовать рабочую силу.

На консервных предприятиях, находящихся в южных районах страны, производятся переработка плодов и овощей, их асептическое консервирование и хранение. По мере необходимости осуществляется перефасование продукта в транспортную тару. Перефасование проводится в стерильных условиях. Подготовка транспортных средств (контейнеров, резервуаров, цистерн и т. д.) выполняется так же, как и стационарных резервуаров и коммуникаций.

Транспортировка продукта может быть проведена на расстояние до нескольких тысяч километров любым транспортом — железнодорожным, автомобильным или водным. В пункте назначения производится перефасование продукта из транспортных средств в стационарные резервуары. Из последних продукт перефасовывается в асептических условиях в мелкую потребительскую тару. Таким образом, он подвергается только одной тепловой обработке, что сохраняет его пищевую ценность. Такой способ позволяет получить экономию за счет сокращения затрат на транспортировку потребительской тары (банок, бутылок, бочек) в северные и восточные районы нашей страны. Также отпадает необходимость возврата пустой тары из этих районов в места переработки плодов и овощей.