Технологический процесс консервирования

Асептический метод консервирования связан со специальными операциями и оборудованием, описание которых приводится в главе IX. В настоящей главе описаны следующие основные операции обычного технологического процесса производства консервов:

1. Подготовка пищевых продуктов к консервированию.
2. Наполнение банок.
3. Эксгаустирование.
4. Закатка банок.
5. Стерилизация.
6. Охлаждение.

Подготовка пищевых продуктов к консервированию осуществляется рядом отдельных операций: сортировкой, обрезкой или дочисткой, мойкой, смешиванием (объединение отдельных компонентов), бланшированием, предварительным нагревом и пр. Подробное описание процессов подготовки пищевых продуктов для консервирования не входит в задачу данной книги. Читатель найдет такое описание в специальных руководствах, в которых даны все нужные сведения относительно методов подготовки и консервирования плодов, овощей, мяса, рыбы и молочных продуктов.

Вопрос о микробиальном загрязнении консервов, вызываемом сильной обсемененностью сырья и тары, рассматривается в главе VI. Остается только отметить, что для получения удовлетворительных результатов процесс консервирования должен проводиться возможно быстрее, с минимальными интервалами между подготовкой и консервированием. В особенности для продуктов с высоким содержанием влаги, например мясного паштета, интервал в 2-3 часа достаточен для быстрого роста микроорганизмов, которые могут вызвать порчу продукта в результате газообразования или закисания.

Операции процесса консервирования

Бланширование

Многие продукты, например овощи, плоды и мясо перед укладкой в банки подвергаются шпарке или бланшированию в горячей воде или паром при температуре от 82 до 93°. Сравнительно новым способом бланширования является гидрометод, использующий температуры до 106°; он применяется при консервировании горошка, который подвергается гидростатическому давлению. Цель бланширования заключается в очистке продукта, в некотором уменьшении его объема для удобного наполнения банок и в удалении (вытеснении) газов из клеточных тканей, которые в противном случае могут снизить конечный вакуум в банке. Исследованиями установлено, что в тканях сырого горошка, фасоли и моркови содержится от 10 до 38 мл газов на 100 г. После бланширования при 76-100° в течение 3-5 мин. содержание газов снижается до 1,2-2,7 мл на 100 г. В результате бланширования задерживаются также ферментативные реакции, которые могут возникнуть в процессе подготовки и оказывают отрицательное действие на внешний вид и пищевую ценность продукта. Действие бланширования на термостойкие бактерии-возбудители порчи незначительно, за исключением того, что микробиальное загрязнение несколько снижается в результате мойки.

Наполнение банок

Наполнение банок, осуществляемое механическим путем или вручную, требует тщательного контроля. Это относится не только к общему весу материала, наполняющего банку, но при наличии продукта неоднородного характера, например овощей в заливке, также и к количеству каждого компонента. Помимо соблюдения интересов производственника и потребителя, наполнение банки продуктом правильного веса имеет еще важное значение и для остальных операций консервирования. Например, эффективность эксгаустирования частично зависит от размеров незаполненного верхнего пространства в банке, а отношение твердой фазы содержимого банки к жидкой оказывает влияние на скорость проникновения тепла в банку и воздействует таким путем на режим стерилизации (см. главу IX).

Кроме контроля веса продукта, необходимо уделить особое внимание и методу наполнения некоторых пищевых продуктов для предупреждения попадания в банку большого объема воздуха. Например, не рекомендуется заливать предварительно уложенные в банку куски мяса и овощей густым соусом или подливкой, так как такой способ заполнения может повлечь за собой попадание воздуха в банку. По этой же причине необходимо проявлять особую осторожность при наполнения банок пюреобразным продуктом.

Эксгаустирование

Существенное значение в процессе консервирования имеет удаление воздуха из наполненной банки перед закаткой. Эта операция необходима для того, чтобы:

1) довести до минимума давление в банке, получающееся в результате расширения объема воздуха в процессе тепловой стерилизации;
2) удалить кислород, ускоряющий коррозию внутренней поверхности банки;
3) создать вакуум при охлаждении содержимого банки. Ввиду того, что банки с вздутыми концами считаются недоброкачественными, необходимо обеспечить, чтобы крышки и донышки банок оставались в горизонтальном или несколько вогнутом положении при умеренных колебаниях температуры хранения или барометрического давления.

Кроме того, в результате эксгаустирования предупреждается окисление содержимого банки и последующее снижение качества продукта; витамин С сохраняется почти без потерь.

В промышленной практике удаление воздуха из банки (эксгаустирование) осуществляется: 1) нагреванием, 2) механическим путем, 3) введением пара.

Эксгаустирование нагреванием. По этому способу содержимое банки подвергается нагреванию непосредственно перед закаткой. Под действием нагревания вытесняется воздух или газ, заключенные в продукте, расширяется объем продукта и воздух, содержащийся в незаполненном верхнем пространстве банки, замещается водяными парами. Каждый из этих факторов содействует созданию вакуума в банке после ее охлаждения ниже температуры закатки. Конечный вакуум в банке почти всегда увеличивается с повышением температуры закатки, но имеет большое значение объем верхнего пространства в банке.

С одной стороны, если незаполненное верхнее пространство слишком велико во время закатки, то в банку попадает сравнительно большое количество воздуха и при охлаждении образуется низкий вакуум; с другой стороны, следует избегать чрезмерного наполнения банки, чтобы концы банки оставались плоскими и банка не испытывала напряжения во время стерилизации. Уровень наполнения должен быть таким, чтобы после охлаждения поверхность содержимого отстояла на 6,5-9,5 мм от верхнего края банки. Другое положительное действие горячего эксгаустирования, зачастую имеющее большее практическое значение, заключается в возможности сокращения времени стерилизации за счет частичного нагревания банок при поступлении их в автоклав.

Эксгаустировать нагреванием можно двумя путями: нагревать содержимое непосредственно перед наполнением в банки, которые затем быстро закатывают, или же наполнять банки холодным продуктом и пропускать через эксгаустер (обогреваемую паром камеру) перед закаткой. В последнем случае банки проходят в эксгаустер после клинчера, т. е. со слабо прикатанной крышкой, допускающей выпуск воздуха из банок; окончательная закатка банок осуществляется по выходе их из эксгаустера.

Механическое эксгаустирование. По этому способу, который часто называют вакуумизацией, продукт в холодном виде расфасовывается в банки, которые затем закатываются на вакуум-закаточной машине, причем банки во время операции закатки подвергаются вакуумизации. Трудность полного удаления воздуха или газа из плодов привела к применению заливки плодовых консервов сиропом под вакуумом в качестве предварительной операции перед вакуум-закаткой или к введению пара. По этому методу вакуумизацией сначала удаляют воздух, заключенный в плодах или вокруг них, а затем под вакуумом заливают продукт сиропом.

Эксгаустирование введением пара. Этот способ заключается в введении пара под давлением в верхнее незаполненное пространство банки. Пар вытесняет воздух из верхнего пространства. После закатки и охлаждения происходит конденсация пара и создается вакуум. Этот способ наиболее эффективен для продуктов, консервируемых в заливке, но он непригоден для продуктов с поверхностью неправильной формы, препятствующей свободному прохождению пара. Обзор методов и оборудования для удаления воздуха из банок с консервами опубликован в 1952 г.

Стерилизация

После эксгаустирования и закатки банки подвергаются нагреванию точно в соответствии с заданным режимом (температурой и сроком) в атмосфере насыщенного пара или в горячей воде. Эту операцию, которая обычно называется стерилизацией, можно считать основой всего процесса консервирования, так как сохраняемость и до некоторой степени качество продукта обусловливаются применением правильного режима тепловой обработки. В основном стерилизация проводится в автоклавах периодического действия или в стерилизаторах непрерывного действия. Широко применяются стерилизаторы непрерывного действия, работающие под давлением; в таких стерилизаторах давление пара может поддерживаться во время поступления и удаления банок через клапаны специальной конструкции. Преимущество таких стерилизаторов непрерывного действия по сравнению с автоклавами заключается в том, что они снижают время стерилизации.

Хотя стерилизация, как правило, проводится с применением пара, для некоторых видов продуктов, например плотных мясных консервов, желательно для ускорения теплопередачи и предотвращения вспучивания банок проводить стерилизацию в воде обогреваемой паром, при температурах 104-116° с противодавлением воздуха на 0,5-0,8 кг/см2 выше давления пара, соответствующего температуре стерилизации.

Стерилизующее действие пара в значительной степени зависит от передачи скрытой теплоты испарения на поверхность банок, на которой он конденсируется. Сухой - или перегретый пар конденсируется медленнее и, следовательно, менее эффективен в отношении передачи тепла, чем насыщенный пар. Чрезвычайно большое значение при стерилизации паром имеет полное удаление воздуха из автоклава; поэтому необходимо, чтобы в конструкции автоклава или стерилизатора была предусмотрена возможность быстрого удаления воздуха. Впуск пара в автоклав, как правило, осуществляется у днища; пар распределяется таким образом, что воздух вытесняется через клапаны или вентили у крышки автоклава. Иногда применяется впуск пара в верхней части автоклава с вытеснением воздуха у днища. В том и другом случае необходима установка соответствующих конденсационных горшков для сбора конденсата. Банки должны быть полностью окружены паром с целью максимального использования коэффициента полезного действия; поэтому следует избегать погружения банок в воду у днища автоклава.

В результате присутствия воздуха в автоклаве получается, что при данном давлении температура в нем будет ниже, чем при наличии только пара. Общее давление смеси воздуха и пара равно сумме парциальных давлений, но температура смеси будет соответствовать только давлению пара. Влияние присутствия воздуха на снижение эффективности стерилизации паром исследовано в 1938 г., причем сделаны следующие выводы:

1. Температура в автоклаве снижается в присутствии воздуха, но снижение это неравномерно, так как воздух, будучи тяжелее пара, стремится расположиться ниже пара.

2. Смесь воздуха и пара при данной температуре имеет более низкий коэффициент полезного действия, чем насыщенный пар при той же температуре.

3. Присутствие воздуха в автоклаве препятствует надлежащему проникновению пара.

При стерилизации под давлением нельзя основываться только на показаниях манометра; необходима согласованность в показаниях манометров и термометров, причем важное значение имеет правильность их показаний и необходимость периодической проверки этих приборов. Однако при работе с автоклавами согласованность показания давление - температура не обязательно указывает, что воздух в автоклаве удален полностью; воздух, попавший между банками, не воздействует на показания термометров, установленных в стенке корпуса автоклава.

Удаление воздуха из автоклавов является насущной необходимостью; в этой связи очень важное значение имеют конструкция и работа автоклавов. Полезные сведения по установке автоклавов и режимам их работы приводятся в ряде опубликованных работ.

На современном консервном заводе считается совершенно необходимой постоянная регистрация каждого цикла стерилизации. Такая регистрация ведется при помощи автоматических записывающих приборов; температура стерилизации отмечается на вращающейся диаграмме со шкалами время - температура. В настоящее время вводится автоматический контроль всего процесса стерилизации.

Детальные сведения относительно автоматических записывающих контрольных приборов имеются в каталогах, выпускаемых соответствующими фирмами.

Охлаждение

По окончании процесса стерилизации банки с целью предотвращения чрезмерного разваривания их содержимого подвергаются охлаждению возможно быстрее, но с учетом устранения напряжения на швы. Операция охлаждения при неправильном ее проведении может вызвать значительные неполадки и потери. Во время тепловой стерилизации давление в банке увеличивается в результате расширения объема остаточного воздуха, увеличения давления водяных паров в продукте и расширения объема содержимого банки. В конце периода нагревания давление в банке доходит до максимума, но частично уравновешивается давлением пара в автоклаве. Если банка закатана в условиях, обеспечивающих минимальное количество остаточного воздуха, разница между давлением внутри банки и наружным давлением пара недостаточно велика, чтобы вызвать сильное напряжение банки во время периода нагревания. Однако если допустить резкое снижение давления пара в автоклаве, то устойчивая деформация банок или вздутие концов может достигнуть такой степени, что ввиду сильного напряжения на швы банки нарушится их герметичность. Такое напряжение в особенности возможно для банки больших размеров, как показано на диаграмме рис. 6. Эта диаграмма показывает действие нагревания до указанных температур и охлаждения без наружного давления на содержимое банок разных размеров. Слабо заштрихованные участки соответствуют условиям, вызывающим перманентную деформацию концов банок, закатанных при температуре содержимого 65°, с верхним незаполненным пространством высотой 6,5 мм; при этом исходный объем банки увеличился, хотя концы стали вогнутыми при охлаждении и не обнаружили заметных признаков напряжения. Густо заштрихованные участки соответствуют условиям, вызывающим сильную деформацию концов банки. Диаграмма составлена на основании исследования самых непрочных банок, изготовленных из, промышленной белой жести.

Во избежание указанных напряжений охлаждение под давлением следует применять для банок, находящихся в условиях, соответствующих густо заштрихованным участкам на рис. 6. В основном операция охлаждения сводится к поддержанию давления в автоклаве, заполненном холодной водой, и замене пара сжатым воздухом. Для охлаждения под давлением можно пользоваться и давлением пара. В этом случае необходимо пар подавать в автоклав сверху и поддерживать давление все время, пока холодная вода входит снизу.

В тех случаях, когда не применяется охлаждение под давлением, допускают постепенное снижение давления в автоклаве до атмосферного, затем удаляют банки из автоклава и опрыскивают их струями холодной воды или пропускают через бак с холодной водой. Банки должны быть охлаждены в среднем до температуры 37,5°; в результате сохраняется достаточно тепла для быстрой обсушки банок и предотвращения их ржавления.

Вся операция охлаждения требует применения бактериологически чистой воды; это особенно важно при охлаждении под давлением, так как вода может проникнуть через швы банок. Кроме того, охлаждение под давлением не должно продолжаться до полного охлаждения банок, так как образующийся в банках вакуум является дополнительным к наружному давлению фактором, содействующим проникновению воды через швы банок.

Стерилизация в стеклянной таре

Стерилизация консервов в стеклотаре во избежание боя стекла проводится, как правило, при более низкой температуре и в течение более продолжительных сроков, чем в жестяной таре. По этой же причине операции нагревания и охлаждения консервов в стеклотаре должны протекать медленно. Современный метод стерилизации консервов в стеклотаре заключается в нагревании их в воде, в свою очередь нагреваемой паром, с применением противодавления воздуха. Стеклянные банки загружают в автоклав и заливают холодной водой. Затем впускают воздух для создания давления около 0,7 кг/см2, после этого нагревают воду паром до заданной температуры. В течение всего процесса стерилизации поддерживается избыточное давление воздуха. По окончании стерилизации выключают пар и банки охлаждают, постепенно впуская в автоклав холодную воду; срывание крышек со стеклянных банок предотвращается давлением воздуха, поддерживаемым в течение всего процесса охлаждения. Такой способ можно применять для банок с крышками Феникс или после вакуум-укупорки.

Стерилизацию консервов в стеклянных банках можно проводить также паром и подвергать затем воздушному охлаждению, но в таком случае крышки банок после вакуум-укупорки должны быть укреплены зажимами.

Маркировка банок

На консервных заводах практикуется маркировка концов банок соответствующими условными обозначениями вида содержимого, даты изготовления консервов и пр. На каждом консервном заводе имеется своя условная система маркировки, причем наиболее широко для этой цели используются комбинации из буквенных и цифровых обозначений. Маркировочные знаки обычно выштамповываются на крышках банок. Во избежание порчи лакового или оловянного покрытия необходима тщательная регулировка штамповочной (маркировочной) машины, так как в противном случае возможна коррозия металла крышки. Для маркировки применяется также специальная краска; в этом случае маркировочные знаки наносятся резиновыми штампами.