Основы консервирования пищевых продуктов - Флаумеибаум Б.Л., Танчев С.С., Гришин М. А

Автор: Флаумеибаум Б.Л. Танчев С.С. Гришин М. А
Теги: прикладные науки медицина технология консервация пищевая промышленность приготовление пищи агропромиздат
Год: 1986
Похожие
Упаковка и хранение пищевых продуктов
Технология пищевых продуктов
Консервирование овощей в домашних условиях
Технология продуктов из гидробионтов
Текст
                    УЧЕБНИКИ И УЧЕБНЫЕ ПОСОБИЯ
ДЛЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫЧ ЗАВЕДЕНИИ
БЛ.Фла} меибаумЛ СТанчев,М \ Гришин
основы
КОНСЕРВИРОВАНИЯ
П1 ЛИЕВЫХ
ПРОДУКТОВ
Допущено Министерством высшего
и среднего специа имого образования СССР
в качестве учебника для студентов вузов, обучающихся
по специа явности ‘Техно гогия консервирования»

МОСК В \ \ ГРОПРОМИЗД \Т I486
ББК-36.96
Ф69
УДК 6M.S/9.001.11 (07)
КОГИЛЕВСЭД1
ТВХНО.. ИЧЕОГИЙ
- «ПГа-’УТ
* И* Я М ОТ Е НД
Рецензенты: Всесоюзный заочный институт пищевой промышлев-
«оста, кафедра коисервнромния (докт. техн. наук. ироф. К. П. Лемаринъе).
канд. бкол. наук И, Т Пврсианова (лаборатория ынкробмологнн ВНИПкИ
«Коисервнроккомплекс»).
Флаумеибаум Б. Л. и др.
Ф 69 Основы консервирования пищевых продуктов/
Б. Л Флаумеибаум. С. С. Танчев. М. А Гришин. — М.:
Агропромнздат. 1986. — 494 с.— (Учебники н учеб по-
собия для высших учебных заведений)
В естеством издавав ученых высшая учебвых ваведеяв! МРВ я СССР
наложены теоретические основы копсервяромиия овощных, мвгмых. молоч-
ных. фрахтовых  рыбных продуктов Рассмотрены особенности нишевого
сырья растительного  животного проаскождаявя. микробиология. правивДы
 способы кояссравроваяия Да во теоретическое обосвоваявв осповяык про-
цессов коясермрокаяия- сушка, ваморажяваккп. обжарка, марижжаимя ста-
рнляхвцня к др Покаваяо аслольэоваиае ферм»тов я пяаевых добавок ври
ХОясерваромяим
Дтя стулеятои вузов пящевоб яромышяеявоета обучанжвхся г» свскя-
адмостя 100*.
^«02000000—402
*•35(01 )-вв М4-86
БЕК 36.96
С ВО «Агропромнздат». 1986
ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящий учебник для вузов составлен по инициативе Выс-
шего института пищевой и вкусовой промышленности в г. Плов-
див (НРБ), поддержанной Министерством народного просвеще-
ния Народной Республики Болгарии, н задуман как воплоще-
ние издавна установившегося творческого содружества между
учеными этого института н учеными Одесского технологическо-
го института пищевой промышленности им. М. В. Ломоносова
Надобность обобщить в одной книге теоретические основы
технологии таких многочисленных и часто столь различных
консервных производств, как технология овощных, мясных,
фруктовых, рыбных и молочных консервов, назрела давно.
И хотя такая книга несколько лет назад была выпущена
(Б. Л- Флаумеибаум. Основы консервирования пищевых про-
дуктов.— М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982), одна-
ко этот учебник составлен применительно к программе дисцип-
лины этого же наименования, читаемой в советских вузах.
К тому же в книге большее внимание уделено вопросам пере-
работки сырья главным образом растительного происхождения.
По мнению болгарской стороны, которое разделяется всеми
авторами настоящего учебника, следовало подготовить книгу,
в которой бы затрагивался гораздч <аее широкий круг вопро-
сов. чем это сейчас практикуется ' АоПгы» в курсе основ консер-
вирования, и которые рассеяны f 1 JJp^-чебньш пособиям.
К таким вопросам относятся теорн> ^вмораживания
пищевых продуктов, теоретическое обоснЪвв»<_•/* Процессов из-
влечения сока из растительного сырья, использование фермен-
тов при консервировании пищевых продуктов и др.
Для специалистов, подготавливаемых в институтах Народ-
ной Республики Болгарин, нужна именно такая книга широкого
профиля, с большим теоретическим кругозором. Такая книга,
безусловно, принесет большую пользу н советским читателям:
студентам, преподавателям и аспирантам вузов, в учебном пла-
не которых имеется специальность 1007 «Технология консерви-
рования пищевых продуктов».
Технология консервирования пищевых продуктов, включая
ее самостоятельный раздел — «Теоретические основы коисервн
ровання», является сложной научной дисциплиной и представ-
ляет одну из разновидностей химической технологии органичес-
ких веществ.
Ознакомившись с материалом главы 1, читатель получит об-
щее представление о пище, науке о питании, пищевых вещест-
вах и консервировании.
В процессе хранения, переработки и консервирования в сы-
рье протекают сложные биохимические процессы, которые при
неправильном ведении технологии могут вызвать ухудшение
пищевой ценности продуктов питания и даже их порчу Вот по-
3
чему так важно знать технологические особенности сырья, ко-
торое реагирует на внешние воздействия в процессе переработ-
ки не только комплексом компонентов своего химического со-
става. но н как живая биологическия система. Правильное по-
строение и организация технологического процесса возможны
только с учетом технологических особенностей сырья. Эти све-
дения рассматриваются в главе 2.
Поскольку порча пищевых продуктов вызывается главным
образом микроорганизмами, глава 3 посвящена характеристике
возбудителей порчи, изменениям качества сырья и консервируе-
мых продуктов под влиянием микробиологических процессов,
видам микробной порчи и т. п.
Высокое качество консервированных пищевых продуктов за-
висит от выбранного метода консервирования. Иногда сырье
можно сохранить без при меной ня каких-либо особых технологи-
ческих воздействий, полагаясь лишь на условия, содействующие
естественному иммунитету растительного сырья В ряде случаев
сырье хорошо сохраняется при добавлении очень небольшого
котнчества химических веществ, например антибиотиков, или
при пониженных температурах окружающей срезы. Основные
принципы, на которых базируются различные способы консерви-
рования пищевых продуктов, изложены в главе 4.
Глава 5 посвящена основным технологическим процессам
подготовки пищевых продуктов к консервированию. Особое вни-
мание уделено тепловой обработке сырья, при которой происхо-
дят особенно глубока изменения его химического состава и
пищевой ценности. Вгзавнсимости от условии тепловой обработ-
ки эти изменения могут благотворно отразиться на биологиче-
ской ценности Нишевого продукта или же вызвать резкое ухуд-
шение качества сырья.
Надежная стабильность консервированных пищевых продук-
тов при хранении зависит прежде всего от герметичности п ка-
чества консервной тары, виды и особенности которой описаны
в главе 6.
Особенно сложной с точки зрения теории процесса является
тепловая стерилизация консервов. При стерилизации укупорен-
ные банки с продуктом подвергаются действию высокой темпе-
ратуры, в результате чего микроорганизмы, находящиеся в бан-
ке, погибают, тем самым обеспечивается сохранность пищевых
продуктов. От качества проведения стерилизации, являющейся
наиболее важным, сложным и ответственным этапом технологии
консервирования, зависит качество готовой продукции. Управ-
ление процессом стерилизации, интенсификация его, улучшение
качества стерилизованной продукции основаны на глубоком
проникновении в закономерности теплового воздействия иа про-
топлазму микробных клеток.
В настоящее время гибель микроорганизмов при высоких
температурах рассматривают с позиций экспоненциального
уравнения, характеризующего кинетику мономолекул я рной ре-
4
акции гидролиза белковых молекул. О термоустойчивое™ мик-
роорганизмов судят по соответствующим кинетическим констан-
там D и Z. Полученные константы дают возможность метода-
ми приближенного интегрирования учесть стерилизующий эф-
фект отдельных отрезков времени тепловой обработки и опре-
делить общую летальность процесса стерилизации. Найденное
значение так называемого Л*-эффекта сравнивают с нормой ле-
тальности и в случае необходимости корректируют данный ре-
жим стерилизации таким образом, чтобы фактическая леталь-
ность его равнялась или была несколько больше нормативного
значения.
Вопросы интенсификации процесса стерилизации принято
рассматривать с позиций теории регулярного теплового режима,
при этом опять-таки основополагающим в теплофизически.х рас-
четах является экспоненциальное уравнение термической инер-
ции с его кинетической константой Д
Наконец, для управления процессом стерилизации необходи-
мо изучить физический параметр — давление, развивающееся в
таре при тепловой обработке, которое при определенных значе-
ниях может привести к браку консервов.
Сложность и исключительно важное значение отмеченных
проблем консервировании пищевых продуктов методом тепловой
стерилизации в герметичной таре отражены в главах 7—10.
Помимо тепловой стерилизации имеются и другие техноло-
гические процессы консервирования пищевых продуктов, связан-
ные с физическими воздействиями, направленными на повреж-
дение таких биологических систем, как микробные и раститель-
ные клетки. Поэтому такие воздействия можно назвать биофи-
зическими. Биофизическим методам обработки растительного
сырья посвящена глава 11.
Одним из важнейших способов предохранения пищевых про-
дуктов от порчи является сушка. Теории этого процесса, его ста-
тике и кинетике, принципам н способам осуществления посвя-
щены главы 12—14.
Для консервирования пищевых продуктов наряду с тепловой
стерилизацией используется искусственный холод Основные
теоретические предпосылки осуществления этого способа пред-
охранения сырья и пищевых продуктов от порчи изложены в
главе 15.
Наконец, большое значение для качества консервов имеют
биохимические превращения, происходящие в сырье, полуфаб-
рикатах и готовой продукции в процессе переработки и хране-
ния. Знание этих биохимических изменений, происходящих в
первую очередь под влиянием ферментов, необходимо для по-
строения рационального технологического процесса консервиро-
вания пищевых продуктов. Соответствующая информация при-
ведена в главе 16.
Отмеченные моменты являются кратким перечнем вопросов,
рассматриваемых в настоящем учебнике.
ГЛАВА I
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПИТАНИИ»
ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ И КОНСЕРВИРОВАНИИ
Пищевые продукты, потребляемые человеком, обеспечивают
приток необходимых веществ для жизнеобеспечения организма.
В этом отношении, т. е. с физиологической точки зрения, пища
выполняет несколько функций: является источником энергии,
которая поддерживает температуру тела выше определенного
минимума, ниже которого любой человеческий организм погиб
бы, поставляет строительные (пластические) материалы для
продуцирования, восстановления и замены многообразных тка-
ней тела, мозга, различных жидкостей (плазм) н т. д.; постав-
ляет вещества (например, витамины), участвующие в контроле
и регулировании различных процессов, от которых зависит
нормальное фу нкцнонированне организма человека С известны-
ми приближениями пищевую и физиологическую ценность пи-
щевых продуктов выражают отдельные характеристики, кото-
рые принимаются во внимание при составлении различных диет.
Дисциплина, занимающаяся проблемами питания в количест-
венном и качественном аспектах, известна как наука о питании.
Потребности человека в источниках энергии, которые долж-
ны поступать в организм с пнщей, зависят от возраста, пола,
климата, физической н психической активности, физиологичес-
кого состояния, сезона и т. д. Эта потребность покрывается в
основном углеводами и жирами и в меньшей степени белками.
Тем не менее белки, а также витамины, минеральные соли, ами-
нокислоты н другие вещества весьма важны для удовлетворения
энергетических нужд организма человека
Потребность человека в пищевых веществах можно оценить
лишь сопоставив ее с химическим составом сырья и пищевых
продуктов. При этом следует иметь в виду, что обеспечение
нормальной жизнедеятельности возможно при условии не толь-
ко снабжения организма необходимым количеством энергии и
белка, но и при соблюдении достаточно сложных взаимоотноше-
ний между многочисленным и незаменимыми факторами пита-
ния. В этом смысле говорят о концепции сбалансированного пи-
тания. определяющего пропорции отдельных веществ в рацио-
нах питания, обращающей особое внимание на незаменимые
компоненты пищи, которые ие синтезируются в организме чело-
века, ио совершенно необходимы для нормального обмена ве-
ществ.
Для удовлетворения своих нужд в энергетическом н пласти-
ческом материале человек ежедневно потребляет различные по
видам и качеству пищевые продукты. Статистическим путем
6
доказано, что потребляемые в течение года продукты питания
по массе примерно в 9 раз превышают массу человека. Средн
них иа овощи приходится примерно 23%, плоды— 11. на жи-
вотные продукты—14, молочные — 21, мучные — 9, сахар и
кондитерские изделия —10%.
Современная наука о питании приводит в таблицах потреб-
ности организма в данном компоненте пищи. Принято считать,
что для нормального питания человека необходимо 40—50 хи-
мических компонентов, отраженных в. полном комплекте этих
таблиц. Однако существуют и дополнительные факторы, кото-
рые влияют иа суточные потребности, причем для некоторых из
этих факторов необходимы дополнительные нсследоваиия. От-
клонения от нормального питания могут обусловливаться недо-
статочным количеством пищи, либо недостаточным использо-
ванием принятой пищи, либо отсутствием в пищевых продуктах
некоторых витаминов, белков, минеральных солей н т. п., либо
несбалансированностью между ними.
Современные технологии переработки и консервирования пи-
щевых продуктов, использование подходящих тары и транспор-
та позволяют уменьшить разницу в степени удовлетворения по-
требностей населения различных государств и районов в пище-
вых продуктах н обеспечить более равномерное снабжение на-
селения необходимыми по качеству и количеству продуктами
питания. Вид н качество пищевых продуктов зависят в первую
очередь от качества продукции сельского хозяйства, пищевых
ресурсов пресноводных источников, морей н океанов. Все эти
проблемы являются объектом исследования науки о питании, ко-
торая включает в себя комплекс дисциплин, рассматривающих
производство и использование пищи, начиная от получения
сельскохозяйственной продукции н кончая питанием как физио-
логическим процессом.
В мировом масштабе создана мощная пищевая промышлен-
ность, решающая вопросы хранения, транспортировки, консер-
вирования, обработки и распространения продуктов питания на
основе достижений науки и техники. Она занимается вопроса-
ми правильного использования н переработки пищевых ресур-
сов и производства высококачественных пищевых продуктов;
обеспечения пропорций между населением земли и необходи-
мыми продуктами питания по количеству, качеству, пищевой
ценности и экономическим показателям. Возникновение этих
вопросов обусловлено тем, что, по-первых, в результате раз-
личных механических, термических, физико-химических, биохи-
мических, микробиологических и других факторов различные
виды сырья претерпевают нежелательные в той или иной сте-
пени изменения, затрагивающие их биологическую ценность,
консистенцию, окраску, аромат и другие показатели; во-вторых,
примерно 30% населения планеты питается плохо или недоста-
точно, в то же время в некоторых районах земного шара есть
излишки пищевых продуктов или же некоторые виды пищевого
7
сырья используются в других промышленных целях, а не для
производства пищевых продуктов, кроме того, далеко ие везде
питание сбалансировано; в-третьих, для отдельных категорий
населения необходимо готовить специфические диетические про-
дукты. а также продукты детского питания.
Пищевые продукты — плоды, овощи, грибы, орехоплодные,
мясо н мясные продукты, молочные продукты, яйца, морские
продукты (в основном рыба н мидиеобразные), напитки (чан.
кофе, какао и т. д), жиры, масла, сахара и крахмал, зерновые
продукты, пряности — имеют различный состав. Потребности
организма в тех илн иных компонентах продуктов также раз-
личны. Составлены специальные таблицы, в которых приведено
содержание основных пищевых компонентов в различных пище-
вых продуктах (свежих и переработанных), их калорийные и
диетические особенности. Следует, однако, иметь в виду, что в
данном случае речь идетосредних значениях, зависящих даже от
метода, который был использован для их определения. Кроме
того, на них оказывают влияние сорт, вид, порода, условия вы-
ращивания растения н животного, сезон, район, климат, удобре-
ния, способ уборки плодов н овощей н убоя животных, условия
транспортировки и хранения н т. д. В общем, факторы, которые
влияют на химический состав продуктов питания, неограииче-
ны по числу, часто взаимно связаны с различной степенью зна-
чимости. Среднее содержание отдельных компонентов различ-
ных пищевых продуктов и результаты калориметрических изме-
рений используются для составления таблиц пищевого баланса
данной страны, т. е. для указания на количество, которое прихо-
дится на одного человека в течение года. Созданы и методы
качественной идентификации и количественного определения
различных компонентов пищи. С точки зрения пищевой науки
н торговли пищевыми продуктами для каждого из последних
составлены стандарты.
Важным требованием к пищевому продукту является его
качество, которым определяется торговая стоимость продукта.
В принципе качество характеризуется показателями, указыва-
ющими на особенности данного продукта н его типичные хими-
ческие. фнзнко-химические, реологические, дегустационные и
другие характеристики. К показателям качества относятся
внешний вид, цвет, структура, консистенция, аромат, вкус, пи-
щевая ценность и т. д.
Многие пищевые продукты потребляются в свежем виде Од-
нако они как правило ие могут долго храниться, а производст-
во их локализовано (например, ананас растет только в тропи-
ках) Для более равномерного распределения пищевых продук-
тов между различными районами, а также в рамках одного го-
да сырье подвергают обработке и консервированию.
Цель технологической обработки в консервном производст-
ве — превратить нестойкое сырье в стойкие пищевые продукты,
привести некоторые из консервов в высоку ю степень готовности
я
к потреблению и выпустить одно- млн многокомпонентные про-
дукты питания самого разнообразного вида, ассортимента,
стойкости, пригодности и т. д.
В развитых промышленных странах и особенно в больших
жилых центрах имеется мало продуктов питания, которые до-
стигают домашний или общественной кухни, не будучи под-
вергнутыми известной обработке, предписанной пищевой техно-
логией, например при низкой температуре или контролируемом
давлении, обработке в целях предохранения от болезней н вре-
дителей, микробиологической н другой порчн, упаковке, сорти-
ровке н т. д.
Первыми методами консервирования явились соление, ьолвс.
иие, брожение и прочие естественные процессы В 1810 г. фран-
цуз Н Аппер опубликовал книгу о консервировании нишевых
продуктов теплом; затем был зарегистрирован английский па-
тент на консервирование пищевых продуктов в герметически за-
крытых металлических банках.
Основными причинами невозможности хранения свежих пи-
щевых продуктов продолжительное время являются присутст-
вие в растительных н животных тканях микроорганизмов, кото-
рые, не будучи инактивированы, активно действуют на компо-
ненты сырья. Дополнительное влияние на эти факторы оказы-
вают воздух, температура, свет и т. д. В зависимости от харак-
тера сырья, причин его порчн и продукта, который необходимо
получить, применяются соответствующие технологические про-
цессы, а также принципы и методы консервирования.
Характер технологической обработки можно определить на
основании вида исходного сырья и ожидаемого продукта либо
принципов обработки или консервирования. Основными тех-
нологическими процессами являются, механические (транспор-
тировка элеваторами, ленточными транспортерами, насосами и
т д. загрузка и разгрузка и др.); сепарирование или разделе-
ние (центрифугирование, фильтрация, осаждение, прессование,
сортировка, очистка и т. д.); теплообменные (охлаждение, за-
мораживание, нагревание, выпаривание, выпечка, обжарка и
т. д), смешивание (перемешивание, сбивание, смешивание, дис-
пергирование, эмульгирование, гомогенизация и т. д.); дезин-
тегрирование (резка, шинковка, измельчение, размол, распыле-
ние и т. д.); формирование продукта (экструдия, прессование и
т. д.); покрытие (глазирование, панирование, покрытие ледяным
слоем или слоем другого продукта и т. д.); упаковка, фасовка,
укупорка, этикетнровка, затаривание н т. д., хранение.
Пониженное содержание воды (сушка и выпаривание), нв-
прнмср, ведет к прекращению или сильному понижению дейст-
вия ферментов, замедляет или предотвращает развитие микро-
организмов н замедляет или останавливает некоторые биохими-
ческие реакции. Эти результаты в значительной степени зависят
от содержания влаги в конечном продукте. Консервирование на-
греванием инактивирует ферменты и уничтожает иежелатель-
пую микрофлору, которая может вызвать заболевания у чело-
века или же порчу готовой продукции. Консервирование при
низких температурах (в охлажденном и замороженном состоя
инн) понижает действие ферментов, рост и размножение мик-
роорганизмов, чем достигается увеличение срока хранения про-
дукта. Консервирование химическими средствами имеет такой
же эффект.
Любой способ консервирования включает в себя ряд отдель-
ных технологических процессов, вид 11 параметры которых зави-
сят от вида и качества сырья, состава консервов, степени их
готовности к потреблению и т. д. Многие из этих процессов
влияют в одном или другом направлении на пищевую ценность
сырья и, соответственно, консервов. Снижение пищевой ценно-
сти может быть обусловлено экстракцией пищевых веществ во
время мойки, блаишнровкн, варки, охлаждения, транспортиров-
ки водными путями и т. д. Кроме того, после резки или измель-
чения сырья создаются условия для протекания ферментатив-
ных и иеферментатнвных реакций, ведущих к окислению неко-
торых компонентов, химическому взаимодействию между неко-
торыми из них и другим нежелательным изменениям. Обработ-
ка при высоких температурах вызывает термическую деграда-
цию ряда компонентов, накопление токсичных продуктов (на-
пример. при нагревании жиров н растительных масел) и т. д.
В то же время термическая обработка может улучшить пище-
вую ценность продукта путем повышения степени усвоения
продуктов в пищеварительном тракте человека; улучшения ка-
чества белков путем разрушения токсинов и ингибиторов, со-
держащихся в продукте, например ингибиторов трипсина; про-
изводства продуктов питания со специальным назначением в
диетическом аспекте; повышения пищевой ценности продуктов
сбалансирован нем количества макро- н микропищевых компо-
нентов.
Успехи науки о консервировании позволили создать техно-
логии. гарантирующие образование минимального количества
отходов или рациональное их использование, ведущие к улуч-
шешпо'ВКхса. аромата, консистенции, цвета, степени использова-
ния сырья, разнообразию ассортиментной структуры; разрабо-
тать способы приготовления консервов с высокой степенью го-
товности. подходящую тару н удобный способ ее вскрытия перед
потреблением, подходящие дозы в одной упаковке н т. д.; улуч-
шить экономические показатели консервирования пищевых
продуктов. Последнее особенно касается социалистических
стран, где государство в ряде случаев отпускает дотации с це-
лью снижения цен на готовый продукт, гарантирует условия
полноценного питания населения.
В настоящее время в Советском Союзе выработка всевоз-
можных консервов достигла 15 миллиардов банок. СССР пре-
вратился в мощную консервную державу, уступая в выпуске
этой продукции только Соединенным Штатам Америки.
ю
Выработка консервов имеет важное значение для народного
Хозяйства страны. Консервирование пищевых продуктов в гер-
I метнчной таре обеспечивает возможность создавать запасы
для потребления в районах с различными климатическими ус.то-
внимн в течение круглого года. Таким образом, ароматные
компоты из абрикосов и персиков, освежающие сокн из вино-
града и яблок, изготовленные в южных районах страны, мож-
но включить в рацион питания людей, проживающих на Край-
нем Севере. А высокопнтательлыс мясные консервы, вырабо-
танные иа заводах Казахстана, или консервы из тихоокеанского
лосося и дальневосточной скумбрии мог\т в любое время года
получить жители Крыма и Молдавии. Консервы являются так-
же незаменимыми пищевыми продуктами для снабжения экспе-
диции, новостроек, армии и флота, в туристских походах, кос-
мических полетах.
Дальнейшее развитие консервной промышленности позволит
резко ^блегчнть труд женщин в домашнем хозяйстве, сведя к
мннимуму’ТСТОТГОТЪГ’По приготовлению завтраков, обедов и ужи-
нов, и высвободить время для участия в общественной жизни н
культурного досуга.
*~~БлкгоД5ря консервам становятся более разнообразными и
питательными меню на предприятиях общественного питания.
в детских яслях н садах.
Многие консервированные продукты прочно вошлн в рацион
народного питания и пользуются повышенным спросом потреби-
теля. К ним относятся, например, томатный сок, являющийся,
вероятно, самым популярным витаминозным и освежающим на-
питком; зеленый горошек, из которого изготовляют н первое
блюдо (суп), и гарнир ко вторым блюдам; закусочные консер-
вы из овощей и рыбы типа «Перец фаршированный» или
«Шпроты в масло; фруктовые соки из винограда, яблок, абри-
косов, вишен и слив и др. А без такого продукта, как ярко-крас-
ная, сладкая, ароматная, с богатым букетом витаминов, микро-
элементов и других биологически активных веществ томатная
паста, невозможно приготовить флотский борщ и подливки к
тефтелям.
Наконец, многие национальные блюда или пищевые продук-
ты из других стран: изготовляемые в тропических странах н на
Ближнем Востоке сокн из цитрусовых плодов или из плодов
манго, или венгерское «Лечо» — закуски из особых сортов сто-
лового перца в томатном соусе — можно попробовать только в
виде консервов.
Таким образом, уступая по своему значению в народном
хозяйстве таким продуктам, как мясо, молоко, сахар и рыба,
Чрнсервы тем не менее играют огромную и специфическую роль
в питании и жизни людей.
Консервное производство — одно из сложнейших произ-
водств пищевой индустрии. Оно отличается большим разнообра-
зием используемого сырья по видам, сортам и качественным no-
li
ка за тел ям, множеством схем технологических процессов и их
ТТаргЯетров
Термин «консервное производство» — это сборное понятие,
включающее в себя такие совершенно непохожие друг на друга
производства, как производство фруктовых, рыбных, овощиых и
мясных консервов, различия между которыми обусловлены в
первою очередь неодинаковыми свойствами сырья растительно-
го и животного происхождения. Но этим у круп ценность термина
«консервное производство» еще не исчерпывается, ибо каждое
из производств также состоит из ряда более мелких. Например,
производство компотов характеризуется применением довольно
простых операций, связанных с отделением плодоножек, резкой
плодов и укладкой их в тару и не имеет ничего общего с про-
изводством варенья, джема, повидла. В производстве соков
встречаются весьма сложные процессы предварительной обра-
ботки сырья с помощью пектолических ферментов нли электри-
ческого тока. Не слишком простыми являются также процессы
прессования, осветления и фильтрации соков. Очень сложна за-
водская технология варки варенья, где требуется добиться оп-
ределенного равновесия осмотических и диффузионных процес-
сов при подготовительных операциях и во время варки в ваку-
ум-аппаратах.
И даже внутри такого относительно однотипного производст-
ва, как «производство плодовых соков», имеются резкие отличи-
тельные особенности. Так, технология абрикосового сока с мя-
котью не имеют ничего общего с технологией осветленных со-
ков из яблок и винограда. Немалая дифференциация имеется и
внутри обозначения «технологии осветленных соков». Так. тех-
нология яблочного сока позволяет выпустить готовую продук-
цию через несколько часов после поступления плодов на пере-
работку, виноградный же сок удается выпустить с завода толь-
ко через несколько недель (к даже месяцев) после начала про-
изводственного цикла.
То же можно сказать о производстве овощных консервов.
Нет ничего общего между производством натуральных консер-
вов «Зеленый горошек» и производством овощных закусочных
консервов; производство фаршированных овощных консервов
заметно отличается от технологии консервированной овощной
нкры и тем более от производства концентрированных овощных
полуфабрикатов типа томатного пюре и томатной пасты. В пер-
вом из них преобладает комплекс операций чисто механической
обработки: обмолот, лущение стручков, отделение зерен гороха
от створок, сепарация зерен от примесей, сортировка по разме-
ру н т. п.; в последнем главенствуют теплообменные процессы,
и основной является вакуум-выпарная станция, где при отсут-
ствии воздуха и умеренной температуре порядка 50—55 *С про-
тертая томатная масса сгущается в 4—6 раз.
Большие различия имеются в технологии н оборудовании для
натуральных рыбных консервов, изготовляемых на Дальнем
12
Востоке, и производстве закусочных консервов в томатном соу-
се, выпускаемых в Азово-Черноморском бассейне, а производст-
во закусочных рыбных консервов в масле заметно отличается
от технологии закусочных консервов в томатном соусе.
В то же время несмотря на существенные различия между
отдельными консервными производствами, делающими их дей-
ствительно зачастую непохожими одно на другое, в них име-
ются определенные сходные черты, иначе они не назывались бы
«консервными». В каждом из них несмотря на наличие специ-
фических особенностей имеются те или иные общие черты.
В ряде случаев общие для многих консервных производств про-
цессы и операции являются весьма существенными и даже ос-
новными. К ним относятся, например, процессы предваритель-
ной тепловой обработки сырья, которые имеются практически
во всех производствах консервов: из фруктов, овощей, рыбы н
мяса. Общими для консервирования в целом являются процес-
сы изготовления и применения консервной лары. И, наконец,
хотя н последним по ходу технологического процесса, но, веро-
ятно, первым по значению и общим для всех консервных, произ-
водств, является тепловая стерилизация консервов в гермети-
чески укупоренной таре.
Научное описание этих общих операций и процессов раз-
ных консервных производств представляет собой самостоятель-
ну ю дисциплину, которая называется «Основы консервирования
пищевых продуктов».
ГЛАВА 2
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ
ВЛИЯНИЕ СОСТАВА И СВОЙСТВ СЫРЬЯ
НА СПОСОБ ЕГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Построение технологического процесса, тот или иной способ
обработки сырья и превращения его в готовую продукцию зави-
сят от свойств сырья,(способности его изменяться в нужном на-
правлении под влиянием различных воздействий.(Иногда способ
обработки определяется особенностями химического состава
сырья. Характерным примером в этом отношении является тех-
нология виноградного сока. Технология всех видов фруктовых
соков, кроме виноградного, построена таким образом, что впол-
не готовая продукция, которую сразу же можно (при надобно-
сти) отгрузить с завода, получается через 3—4 ч после подачи
сырья в цех на переработку. Из-за наличия же в винограде
кислого тартрата калия СООКСНОНСНОНСООН, плохо рас-
творимого в соке и с течением времени выпадающего на дно
бутылки в виде кристаллических отложений (что ухудшает то-
варный вид готовой продукции), в технологию этого консерви-
рованного пищевого продукта введен процесс многонедельного
отстаивания сока на холоде до розлива его в бутылки
Другим характерным примером влияния химического соста-
ва сырья на построение технологического процесса является спо-
соб получения абрикосового, томатного и некоторых других
плодовых и овощных соков. Этн соки получают путем протира-
ния целых, предварительно размягченных нагреванием плодов
через механическое сито. При этом готовая продукция представ-
ляет собой непрозрачную мутную жидкость, содержащую около
50% (а иногда и больше) плодовой мякоти. Это связано с тем.
что пищевая ценность абрикосов, томатов и некоторых других
видов растительного сырья определяется не только содержани-
ем и гармоничным сочетанием в них сахаров, органических кис-
лот. микроэлементов, полифенолов, ароматических и других
пищевых веществ, ио и наличием каротина, являющегося про-
витамином А. Каротин, представляющий собой непредельный
углеводород эмпирического состава СчоНм с 11-ю непредельны-
ми связями, не растворим в воде и клеточном соке, а зафикси-
рован иа мякоти. Если бы из абрикосов получали натуральный
сок путем отделения на прессах клеточного сока от мякоти, то
получалось бы, что в отходы производства уходил такой цен-
ный компонент, как каротин. Хотя в абрикосах его содержится
немного, всего лишь несколько миллиграммов на 100 г плодовой
мякоти, однако этой «малости» достаточно для обеспечения су-
14
точной потребности организма человека в этом биологически
активном веществе. Вот почему технология абрикосового сока
и применяемая для его изготовления аппаратура резко отлича-
ются от способов производства и аппаратурного оформления ли-
ний яблочного и виноградного соков.
В других случаях способ обработки зависит от физических
свойств сырья. Учитывая, например, что качество зеленого го-
рошка, в первую очередь его сладость, тесно связано с плотно-
стью, можно произвести разделение данной партии сырья и а
сорта с помощью флотационных аппаратов, заполненных экспе-
риментально подобранными солевыми растворами, в которых
тяжелые, менее сладкие зерна тонут, а легкие, содержащие
Дольше сахара Н меньше крахмала, — всплывают.
JTacro способ обработки диктуется бдологическими свойства-
ми сырья. Во многих случаях сведений только о химическом
Составе сырья недостаточно, чтобы переработать его в нужном
направлении и получить качественную продукцию. Так, напри-
мер. невозможно рационально организовать хранение на заво-
дах плодов, овощей, свеклы до переработки, если не учитывать,
что это сырье дышит, и ие создать условий для нормального
протекания процесса дыхания. Или, скажем,, самый тщательный
химический анализ и выяснение физических свойств таких пло-
дов, как сливы, абрикосы, черная смородина, крыжовник, ниче-
го ие дает для объяснения такого важного технологического
свойства, как плохая сокоотдача на прессах после обычного
механического измельчения. Это объясняется биологическими
особенностями растительной ткани, которая ие выпускает сок
до тех пор, пока она жива. Для того чтобы получить макси-
мальное количество сока при отжиме, нужно эту ткань до прес-
сования тем или иным способом убить.
ХИМИЧЕСКИЙ состав сырья
ОЫЦКЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОМПОНЕНТОВ СЫРЬЯ
Сырье растительного н животного происхождения состоит из
огромного числа элементов, необходимых для жизнедеятельно-
сти человека. Рассмотрим основные из них с точки зрения фи-
зиологии питания и технологических особенностей.
Белковые вещества, или протеины, —полимеры, в которых
основной структурной единицей являются аминокислоты. Одна
протеиновая молекула может содержать от нескольких сотен
до нескольких тысяч аминокислот, соединенных пептидной
связью, а также дополнительными физическими и химическими
связями. Размещение аминокислот в структуре молекулы про-
теина ейецифичио для каждого протеина. Например, связыва-
ние двух или более цепей по специфической конфигурации яв-
ляется причиной многообразия в структуре отдельных протеи-
15
нов. Физические, химические и пищевые свойства различных
протеинов изменяются в зависимости от их аминокислотного со-
става, способа размещения и перекрестного связывания амино-
кислотных единиц в протеиновой молекуле, ее конфигурации.
Белковые вещества поступают в организм из животных и
растительных источников, среди которых самыми важными яв-
ляются мясо, рыба, молоке. зерновые продукты, фасоль, горох,
орехи, соя и т. Д. В процессе пищеварения под действием фер-
ментов белки расщепляются иа аминокислоты, которые исполь-
зуются организмом для синтеза новых белков, необходимых ему
для роста и развития.
Некоторые аминокислоты, необходимые организму человека,
синтезируются при необходимости в нем самом, ао другие, на-
зываемые эссенциальными аминокислотами, могут быть внесены
только посредством пиши. Это, однако, не означает, что иеэссеи-
циальные аминокислоты менее необходимы с биологической
точки зрения. В пищевых продуктах содержится двадцать ами-
нокислот, в том числе восемь эссенциальных. Протеины яиц и
материнского молока содержат все эссенциальные аминокисло-
ты н обладают высокой биологической ценностью. Отдельные
аминокислоты содержатся в них в весьма благоприятном соче-
тании, поэтому организм человека использует почти 100% этих
белков для синтеза собственных белков, не расходуя нх для
продуцирования энергии.
На втором месте по биологической ценности (БЦ) стоят
белки коровьевого молока, рыбы, некоторых растений (пшени-
ца, рис, фасоль. арахис!- Например, белок молока в недоста-
точном количестве содержит метноинн и цистин, и его БЦ
—75%. Белок пшеницы содержит в недостаточном количестве
лизни и его БЦ=50%. В данном случае лизни определяется как
«лимитирующая аминокислота».
Ежедневно человек потребляет самые разнообразные бел-
ки. различные по строению и содержанию аминокислот, биоло-
гическом ценности, что позволяет регулировать приток в орга-
низм необходимых веществ. Например, диета, содержащая хлеб
(БЦ»50%) и брынзу (БЦ- 75%) в соотношении 3,5 1, имеет
биологическую ценность 75% В данном случае недостаток ли-
зина в хлебе компенсируется излишком лизина в сыре. Подоб-
ная компенсация, однако, не может произойти, если оба про-
дукта бедны лизином н/ш если они потребляются в различное
время, поскольку организм человека не способен сохранять ами-
нокислоты «впрок» до подходящего момента нх потребления.
Количественное определение белков основано на аналитиче-
ском определении азота и пересчете полученного значения в
белок с помощью коэффициента 6.25. Однако белки различают-
ся по аминокислотному составу, кроме того, процентное содер-
жание азота по отношению к молекулярной массе отдельных
аминокислот также различно, поэтому коэффициент превраще-
ния азота в белок, определенный химическим методом, не яв-
16
ляется постоянной величиной. Например, для молока он состав-
ляет 6.38, для фасоли, чечевицы н гороха — 5,3. для злаков —
5,7, для белков большинства остальных продуктов — 6.25. Со-
держание азота вычисляется как 1 г аминного азота в 1 г бел-
ка или 1 г аминного азота в 100 г белка или 100 г пищевого
продукта.
Пищевая ценность белков характеризуется следующими по-
казателями: биологической -цетпкгс’гью, биологическим мсиоль-
зованнем н полезностью белка
Внелогическая ценность (БЦ) — количество азота, абсорби-
рованного организмом человека, рассчитанное по соотношению
(в %) к принятому с пнщен азоту. Этот показатель специфи-
чен, но не является синонимом пищевой ценности. В этом слу-
чае азот принимается как мера содержания белка. Биологичес-
кая ценность белков по существу представляет собой значение
показателя «степень использования протеинов», или «биологи-
ческое использование» (БИ), разделенное иа показатель «пере-
вариваемость». Многие неповрежденные технологической обра-
боткой белки имеют перевариваемость 90—95%. В этом случае
между показателями «биологическая ценность» н «степень ис-
пользования белка» нет разницы в значениях.
Степень использования протеинов (БИ) — часть азота, остав-
шегося в организме и использованного для роста и восстанов-
ления тканей организма, рассчитанная по отношению к приня-
тому с пищей азоту. Этот показатель учитывает тот факт, что
не все белковые вещества в одинаковой степени абсорбируются
и используются; некоторые белки легче перевариваются, другие
труднее. Показатель БИ выражается в долях, например, 0.5,
или в процентах, например 50%. Деление значения показателя
БИ ца перевариваемость даст биологическую ценность белка.
Многие нативные белки имеют степень перевариваемости 90—
95% (т. е. коэффициент около 1,0), при этом значения БЦ н
БИ одинаковы.
Полезность белка (ПБ)—отношение повышения массы под-
опытных животных к массе потребленного белка, или же повы-
шение массы, отнесенное к 1 кг потребленного белка Значения
этого показателя колеблются между 0 и 4,5 Значение 0 гово-
рит о том, что потребляемый белок не приводит к росту, т. е.
к повышению массы. Это, однако, не означает, что такие бел-
ки не имеют пищевой ценности, так как они могут дополнять
своим аминокислотным составом другие белковые вещества.
Вот почему бывает, что при ПБ--0 БИ —0,4. В то же время,
если ПБ одного протеина равно 2,0, а ПБ другого равно 1,0, то
это не означает, что первый протеин в 2 раза полезнее второго.
Но если в одном случае БИ—0,8, а в другом БИ —0,4, то это
значит, что первый белок имеет в 2 раза больше лимитиру ющих
аминокислот, чем второй.Понижение значения ПБ при техноло-
гической обработке можно принять в качестве индикатора по-
вреждения белковых веществ.
2-206
17
Для отдельных протеинов установлены следующие значения
описанных показателей:
Белок сон
Говядина .
Молоко
ыь %
75
76
85
Отдельные пищевые продукты имеют биологическую цен-
ность от 0 до 100%. При нормальном питании средняя биоло-
гическая ценность пищи колеблется от 70 до 80%, а при недо-
едании — 50—60$.
С точки зрения энергетической ценности в диетических рас-
четах принимается, что 1 г белка дает 4 ккал энергия.
Углеводы, необходимые для питания человека, организм по-
лучает "6 основном с растительными объектами — зерновыми
продуктами, сахаром, плодами, овощами и т. д. Углеводы по-
ставляют основную часть энергия, необходимой для организ-
ма,—50—60%. Экологические в экономические факторы, ха-
рактерные для отдельных стран, являются причиной большого
колебания в этом отношении — от 20 до 80%.
Пищевые углеводы содержатся в продуктах в виде моно- н
дисахаридов, декстринов, образующихся при частичном рас-
щеплении полисахаридов (крахмала, гликогена, целлюлозы,
гемицеллюлозы, пектина н др.). Эти карбогндратные формы,
однако, не эквивалентны в отношении их усвояемости организ-
мом человека. Например, крахмал, являющийся основным уг-
леводом в пище человека, хорошо усваивается благодаря рас-
щеплению его ферментами слюны н тонких кишок. В результа-
те разрыва а-(1—4)-гликозидных связей сначала получаются
дисахарндные и мальтозные единицы, которые поглощаются
аналогично другим днеахарндам (сахарозе, лактозе) в мукозе
тонких кншок, где они расщепляются ферментами на моноса-
хариды (глюкозу, фруктозу, галактозу). Последние абсорбиру-
ются в кровяном потоке и транспортируются в ткани для син-
теза или продуцирования энергии.
Целлюлоза, которая является основной составной частью
растительных тканей, организмом не усваивается, так как фер-
менты, содержащиеся в пищеварительном тракте человека, не
могут гидролизовать гликозидные связи 0-(1— 4), характерные
для нее. Другие карбогидраты (гемицеллюлоза и т. д.) н такие
неусвояемыс вещества, как лигнин, которые в диететике извест-
ны под общим названием диетических фибр (нитей), прохояят
через пищеварительный тракт, не изменяясь. Целлюлоза, одна-
ко. способствуют нормальной перестальтнке и нормальному
функционированию тонких кишок. Бактерии, содержащиеся в
этих кишках, могут расщеплять и, следовательно, использовать
часть этих полисахаридов. Это. однако, существенно ие отра-
жается на энергетическом балансе организма человека.
«я
Не выяснено, какой из углеводов является более усвояемым,
какой менее За более усвояемые принимаются моно- и диса-
хариды, декстрины, крахмал и гликоген. К неусвояемым отно-
сятся цечлюлоза, гемицеллюлоза, резины, пектин, полисахари-
ды, прибавляемые к пище в качестве агаров, н т. д.
С точки зрения энергетической ценности принимается, что
1 г углеводов дает 3,75 ккал энергии.
Жиры поступают в организм человека с маслом, маргари-
ном, растительным маслом, мясом, яйцами, молоком и молоч-
ными продуктами. При нормальном питании жиры обеспечива-
ют 25—30% необходимой человеку энергии. В неразвитых в
промышленном отношении н перенаселенных странах и районах
количество потребляемых жиров обеспечивает 6—10% необхо-
димой для человека энергии, в развитых странах — 35—45%.
В диетических расчетах принимается, что 1 г жиров даст 9 ккал
энергии — в 2 раза больше, чем углеводы или белки.
По своей химической сущности жиры представляют собой
гетерогенную группу встречаюшихсв в природе веществ, каж-
дое из которых играет важную физиологическую роль в жизни
человека. Основную часть составляют глицериды (до 95% ли-
пидов), затем следуют воски (до 10%), фосфолипиды, стеролы,
свободные жирные кислоты и следы других липидов.
В процессе пищеварения триглицериды проходят через же-
лудок, не изменяясь в нем, и поступают в двенадцатиперстную
кишку, где ферменты липазы гидролизуют нх до жирных кис-
лот, моноглнцеридов и глицерина. Наличие этих веществ вмес-
те с секретом желчи создаст условия эмульгирования жиров п
формирования очень маленьких капель, что облегчает пищева-
рительный процесс н абсорбцию жиров мукозной мембраной
тонких книюк. Процесс усвоения триглнцернтов продолжается
вместе с ресинтезом в кровяном токе новых триглицеридов из
жирных кислот, характерных для любого животного организма
После абсорбции жиры транспортируются как липопротеиновый
комплекс в кровь прямо или косвенно, посредством печени, где
претерпевают рееннтез, или сохраняются в виде комплекса в
резервных тканях, служа запасом энергии для процессов син-
теза.
Полное лишение опытных животных жиров приводит к
остановке роста, изменению и повреждению тканой, нарушению
процесса воспроизводства. Этн^ аномалии можно предотвратить,
если к пище прибавить ненасыщенные жирные кислоты, напри-
мер линоленовую или арахнновую. Ткани животных способны
синтезировать основные насыщенные н ненасыщенные кисло-
ты, за исключением ненасыщенных жирных кислот, имеющих
Двойные связи на 6-й позиции, если нет соответствующего пред-
шественника в принятой пище Вот почему арахниовая и близ-
кая к ней линоленовая кислота принимаются как эссенциаль-
ные с этой точки зрения. Эти кислоты особенно важны для
2е
молодых организмов, в которых нет достаточного запаса жи-
ров.
Большим достоинством жиров является ТО, ЧТО ОНИ МОГуТ
накапливаться в тканях животных и человека как запасы и
потом использоваться. Вместе с ними в организм поступают и
жирорастворимые витамины A, D и Е.
Вода не является таким же пищевым компонентом, как бел-
ки. жиры н углеводы, — она не источник энергии, но без воды
организм человека не может функционировать и жить. Вода
составляет около 50% массы человека.
Практически все продукты питания содержат воду. Количе-
ство необходимой организму воды зависит от его индивидуаль-
ных особенностей, условии жизни н труда. Суточная потреб-
ность человека в воде составляет около 2,5 л, из которых 2,15 л
организм получает с принятыми жидкостями (1,25 л) и пищей
(0,9 л). Остальная вода (0.35 л) образуется в организме при
усвоении или окислении пнщн: 1 г белка при окислении осво-
бождает 0.4 г воды, 1 г углеводов — 0,6 г, 1 г жира —1,1 г во-
ды. Вот почему режим питания, обеспечивающий 2700 ккал в
день, или 11 297 кДж в день, при потреблении 420 г углеводов,
70 г белков и 80 г жира поставит 0,35 л такой воды. Принятая
вода выделяется при дыхания, через кожу и с продуктами, ко-
торые организм выбрасывает физиологическим путем.
Дипольный характер молекулы воды делает ее хорошим
растворителем полярных растворимых веществ — аминокислот
и электролитов, что позволяет легко транспортировать их в ор-
ганизме человека. Большая удельная теплота воды способству-
ет поддержанию оптимальной температуры тела человека,
а большая скрытая теплота ее испарения позволяет организму
легко охлаждаться посредством испарения прн дыхании и через
кожу.
Минеральные вещества, необходимые для жизненных процес-
сов всех живых материй н организмов, присутствуют во всех пи-
щевых продуктах. Почти все элементы периодической системы
имеются В живых клетках, хотя не каждый из них оценивается
как эссенциальный, безусловно необходимый для жнзнн.
Г.емк_мннеральны.х веществ: кальций, натрин, магний, ка-
лнй^_ф°сфор._хдор ц. сера (макроэлементы) необходимы орга-
низму в довольно большом количестве, порядка 1 г. Другие: ко-
бальт, медь, йод, Железо, марганец, молибден и цинк (микро-
элементы) нужны в следах, порядка тысячных долей процента.
К необходимым микроэлементам некоторые исследователи от-
носят еще мышьяк, барий, бром, кадмий, стронций, фтор, хром,
селей, ванадий, олово, никель, кремний и некоторые другие
элементы.
Кальций является составной частью костей и зубов; прини-
мает участие в процессах свертывания крови, регулирования
нервной ткани и контроля сердечной деятельности; регулирует
активность мышц и показатели лимфы и крови, В самых боль-
20
шн\ количествах кальции содержится в молоке н молочных про-
дуктах, рыбе и в продуктах морского происхождения, в яйцах
я обогащенном кальцием хлебе.
Магний —компонент костей и мягких тканей. Структура
скелета н нервов требует правильного соотношения между каль-
цием н .магнием.
Фосфор вместе с кальцием участвует в формировании ске-
лета н зубов, играет важную роль в основном метаболизме че-
ловека. Его поставщики — почти все пищевые продукты.
«\.юр, регулирующий совместно с натрием н калием показа-
тели крови и лнмфы. поступает в организм с обычной солью —
хлоридом натрия. Он встречается почти во всех продуктах пи-
тания.
Сера — составляющая часть многих пищевых компонентов,
включая метионин, тнамии и биотин. Сульфаты активно уча-
ствует в процессах метаболизма Поставщики серы — протеины.
— КоТЙЛЕт — компонент витамина Вц, поставляется в основ-
ном мясом и печенью.
Медь — компонент тирозиназы (полифенолоксидазы) и дру-
гих ферментов. Она широко распространена в пищевых продук-
тах и в своих функциях связана с железом.
Фтор влияет на активность фосфатидов костей и зубов и
поступает в организм посредством морской рыбы, воды н чая.
Под принимает участие в формировании тнроидного гормо-
на, регулирующего скорость обмена веществ. Под содержат
рыба^ яйца, зерновые продукты, йодированная соль и др.
Железо является переносчиком кислорода в клеточном ды-
хании. Оно содержится в печени, мясе, мидиях, раках, орехах,
арахисе, листьевых овощах, обогащенном хлебе н хлебопро-
дуктах.
Магний участвует в активизации ряда основных ферментов,
в частности фосфатах н аргиназы. Он широко распространен в
продуктах питания.
Молибден — составная часть ферментов ксаитаноксидазы и
вльдегндокендазы, катализирует окисление жирных кислот. Не-
обходимые количества молибдена организм получает с еже-
дневной пн щей.
Селен, содержащийся в белках пшеницы, необходим для
нормального функционирования печени и предотвращения раз-
личных аномалий в организме человека.
Ванадии контролирует концентрацию холестерола в плазме
и тканях, окисление фосфолипидов н активность деацилирую-
щих ферментов.
Цннк — составная часть важных метаболических фермен-
тов— щелочной фосфатазы, углеродангидразы и др. Содержит-
ся в различных пищевых продуктах и особенно в больших коли-
чествах в мнднях, раках, печени, фасоли, говядине.
Витамины —органические соединения, различные по хими-
ческому составу и структуре Оки играют незаменимую ката-
21
литическую роль при метаболизме пищевых компонентов в ор-
ганизме человека. При отсутствии витаминов у человека возни-
кают тяжелые заболевания, называемые авитаминозами.
Витамины не могут синтезироваться организмом человека.
Их надо получать с пищей, причем необходимы они в малых
количествах. Различные пищевые продукты содержат витами-
ны в неодинаковых концентрациях, что требует потребления
разнообразной пиши.
По традиции, на основании нх растворимости, витамины де-
лятся на жирорастворимые и водорастворимые. Жирораство-
римые витамины не выводятся из организма я могут накапли-
ваться в нем, поэтому не требуется нх ежедневного внесения в
организм. Для водорастворимых витаминов характерны обрат-
ные особенности, что требует более равномерного их поступле-
ния в организм.
Витамин А находится только в жирах животного происхож-
дения. Он известен еще под названием ретинол. Витамин А
представляет собой ненасыщенный моногндратным спирт. В ры-
бе обнаружено аналогичное соединение, которое имеет 40%
активности витамина А и представляет собой дегндроретннол.
часто называемый витамином А2. В растениях содержится нс
ретинол, а его предшественники — каротиноиды, которые в ор-
ганнзмс человека превращаются в витамин А и являются, как
принято выражаться, провитаминами. Это а-. 0- и у-каротины
и криптоксантин. Их бионотенциальная активность по отноше-
нию к витамину А составляет соответственно 27, 50, 21 н 29%.
Причем p-каротин не только обладает самым высоким биопо-
тенциалом, н<> и содержится В самых больших количествах в
пищевых продуктах Содержание витамина А в пище выража-
ется ретиноловым, или р-каротнновым, эквивалентом: одна
международная единица ретинола равняется 0,3 мг витами-
на А или 0,6 мг 0-каротниа. Дита мни А важен для нормаль-
ного роста эпителиальных клеток, развития костей и зу бов. нор-
мального зрения (его и йог та называют амтнксерофтальмичес-
кн м J.
Как жирорастворимый, витамин А абсорбируется тонкими
кишками вместе с липидами и проходит в печень, где накапли-
вается^ Обычно его количество в печени нарастает с возрастом
и поэтому у здорового взрослого организма запасы достаточ-
ны ДЛЯ Того, ^тобы покрыть годичную потребность В нем Вот
почему у взрослых людей А витаминозная недостаточность поч-
ти неизвестна.
Витамин А содержится в больших количествах в печени, яй-
цах. Коровьем; овечьем, козьем масле, обогащенном маргарине,
жирах из печени некоторых рыб. листовой зелени с темно-зеле-
ными или сильно желтыми листьями, томатах, перце, абрикосах,
моркови н др.
Витамин А н f-каротнн содержат сопряженные двойные свя-
зи и в чистом состояния очень нестабильны. В пищевых про-
22
дхктах, подвергаемых умеренному нагреванию при приготовле-
нии пиши, они стабильны, при высоких температурах н облуче-
нии солнечным светом разрушаются; нестабильны в кислой сре-
де; не экстрагируются при мойке н бланшнровке; окисляются
перекисями, образованными при окислении жиров. Вот почему
факторы, которые оказывают влияние на накопление перекисей,
влияют также н на стабильность витамина А и р- каротин а. По
этой причине, когда пиша обогащается витамином А н р-каро-
тином, необходимо принять предохранительные меры, напри-
мер добавить антиоксиданты.
Витамины D — это группа жирорастворимых витаминов,
связанная со стеролами^ Принимают участие в формировании
нормальной системы костей. В отсутствие витаминов D у детей
возникает рахит, поэтому эти витамины называют анти рахитич-
ными Наиболее важными из них являются витамин Ds (эрго-
кальциферол) и витамин D* (холекальцифсрол)! и нх предше-
ственники, или провитамины, эргостерол и 7-дегндростерол, из
которых они получаются в результате облучения ультрафиоле-
товым светом. Витаминная активность D2 н D3 одинакова.
Витамины группы D активируют щелочные фосфатазы по-
чек, тонких кишок и костей и этим ускоряют абсорбцию каль-
ция и фосфора, необходимых для образования костей. После
абсорбции тонкими кишками или образования в коже они
транспортируются в печень, где превращаются в 25—ОН дери-
ваты, а затем в почки, где формируется активный пернват
1,25—(ОН)2- Эти формы участвуют в синтезе протеинов, спо-
собных связывать кальций.
Большинство пищевых продуктов содержат мало или вооб-
ще не содержат витаминов группы D. Лучшими источниками
являются соленоводные рыбы и нх жиры, печень, яйца и летнее
коровье молоко. Этими витаминами обычно обогащают молоко
(свежее и концентрированное), масло н маргарин.
Витамины группы D стабильнее внтаминаА.
Витамины Е— это группа витаминов, которая включает в
себя биологически активные компоненты, известные под назва-
нием токоферолов. Эта группа подразделяется на две подгруп-
пы, которые называются токолы и токотриенолы. Первые обла-
дают тремя двойными связями в изопреноидных побочных це-
пях. Восемь натурально встречающихся токоферолов изолирова-
ны и идентифицированы, а другие синтезированы. Все натураль-
но встречающиеся токоферолы находятся в оптически активной
D-форме, а синтетические — в D, L (рацем атной)-форме.
Большое число токоферолов н нх структурная близость за-
трудняют определение нх биопотенциала. Наиболее активными
являются а-токоферолы, они и наиболее распространены.
p-Токоферолы имеют биопотенциал около 30% биопотенциала
о-токоферолов, у-, б-Токоферолы и другие токотриенолы имеют
лишь около 10% активности а-токоферолов. В этом отношеннн
синтетические токоферолы одинаковы с натуральными.
23
Витамины группы Е необходимы для репродукции многих,
животных видов н называются поэтому фактором воспроизвод-
ства. Они участвуют в дыхании тканейj действуют в качестве
регулятора в реакциях фосфорилирования н метаболизма ядер
клеток. Витамины Е —очень сильные натуральные антиокисли-
тели. Они могут накапливаться в организме человека, предохра-
няя легкоокнсляющнсся ненасыщенные лнпнды и витамин А от
окисления. Наиболее богатый источник витаминов Е — масла
из зародышей злаков, семян сон, подсолнечника и хлопка,
а также маргарин .Некоторые а-токоферолы содержатся в яй-
цах. масле и всех видах мяса.
Витамины группы Е стойки к теплу, кислотам и щелочам в
отсутствии кислорода "или окислительных компонентов, но не-
стойки к щелочам в присутствии кислорода и других окислите-
лен; стойки к видимому солнечному свету в нестойки к ультра-
фиолетовым лучам.
Витамины Кл~эт° группа иафтохнноновых компонентов с
К-внтамннной активностью. Наиболее простым по строению яв-
ляется синтетический витамин К, известный еще как менадион,
или витамин Кд. Он имеет в своем составе два соединения,
близких по строению к менадиону, которые тоже обладают
К-витамннной активностью.
Витамины группы К необходимы для нормального образова-
ния протромбина в печени. Протромбин । является гликопротеи-
ном, присутствующим в плазме крови. Он необходим для свер-
тывания крови.
Дитам ины К- содержатся в растнтелуцЯк^нщс^ особенно в
свежих овощах с темно-зелеными листьями (шпинат, салат и
др.). ^Кивотные пищевые продукты бетны витаминами К-
Витамины этой группы стабильны прн нагревании» но легко
окисЛтотСТПи разрушаются щелочами, сильными кислотами и
светом.
Витамин В, (тнамнн) необходим для нормального пищеваре-
ния, аппетита и роста. В отсутствие витамина Bi возникает на-
рушение нервной системы, поэтому_его называют аитиневрати-
ческим. Его фосфорный эфир — коэнзим фермента карбоксила-
зы. под действием которого происходят декарбоксилирование и
окисление пировиноградной кислоты, играющей первостепен-
ную роль в метаболизме углеводов. Вот почему потребность в
тиамине удовлетворяется потребляемыми углеводами. Накопле-
ние этого витамина достигает 25 мг, что покрывает потребности
в нем за несколько недель. Наиболее богатыми источниками
витамина В| являются мясо, особенно свинина, почки, печень,
дрожжи, яйца, рис, злаки, мука грубого помола, арахис, непо-
лированный рис н др»
Тиамин относительно устойчив к сухому нагреванию и ме-
нее устойчив к нагреванию во влажной среде. Прн нагревании
в воде его стабильность нарастает с понижением pH при тем-
24
перату pax до 120 °C и снижается прн щеточном pH. Он нестоек
к окислителям н сульфитам.
Тиамин легко экстрагируется прн мойке н бланшнровке.
В процессе технологической переработки он разрушается и его
содержание снижается до 75% первоначального.
Витдмцн В? (рибофлавин) tB растительных н животных тка-
нях связан с фбсфорнбй кислотой и образует мононуклеотид,
который связывается с некоторыми протеинами н образует ка-
талитически активные флавопротеины. Последние при соедине-
нии с флавннадеинндииуклендом подвергаются обратимому
окислению и редукции и играют важную роль в окислительных
процессах, например в цикле окисления лимонной кислоты и в
процессах роста.
При недостатке рибофлавина в пище наблюдается ряд рас-
тройств резь в глазах, болезненые ощущения в слизистых обо-
лочках рта.^слабость к др. С точки зрения значения рибофлави-
на црц клеточном дыхании остается неясным, почему почти нс
наблюдается клинических изменении, связанных с его недо-
статком. Одно из объяснений заключается в том. что бактерии,
находящиеся о тонких кишках, могут его синтезировать в малых
количествах^
Лучшими источниками витамина Ва являются печень, молоко
и молочные продукты, яйца, экстракт дрожжей, зелень.
Этот нитам пи стоек к действию повышенных температур,
кислорода н низкому значению pH, но легко разрушается при
нагревании в щелочных условиях или под действием ультрафио-
летовых лучей.
Н на инн (никотиновая кислота, лнкотниамнд) содержится в
продуктах животного происхождении!в виде никотинамида или
связанного никотинамида с нуклеотидами живых клеток, или в
свободном состоянии в мертвых клетках, а также в молоке.
Нмаищи_дх1держнтся4 также в злаках н овощацв виде свобод-
ных или связанных никотинамида и никотиновой кислоты в пе-
ременных количествах в зависимости от вида. Никотинамид —
физиологически активная форма. JB организме человека ннкотн-
новая кислота легко превращается в шшоишаммд.
Специфическая физиологическая активность никотинамида
проявляется, когда он находится в виде никотина мндаденннди-
нуклеотнда (НАД). Это соединение осуществляет окислитель-
но-восстановительные процессы н служит важным катализато-
ром окислительных процессов, протекающих в тканях.
Наиболее богаты ниацином дрожжи, мясо и особенно почки
« печень, зерновые зародыши, в которых он находится в повы-
шенных концентрациях. Содержится н в других пищевых про-
дуктах. но в меньших концентрациях.
Установлено, что триптофан может служить предшественни-
ком ниацина (никотинамида). Около 60 мг триптофана эквива-
лентны 1 мг никотинамида Вот почему речь идет об эквивален-
те ниацина, представляющего сумму иикотпн+триптофан, со-
25
держащихся в данном продукте, особенно в мясе, яйцах, моло-
ке и др. Этот эквивалент принят, потому что оба соединения
участвуют в образовании ннкотннамндаденнндннуклеотнда.
Ниацин является одним нз наиболее стабильных водораство-
римых витаминов до отношению к теплу, свету, окислителям,
кислотам и щелочам.
Витамин В« включает 3 соединения: пиридоксин и близкие
к нему по структуре пнрндоксамин и пнрндоксал. Все три со-
единения встречаются в природе в свободной или коферментной
форме, фосфорилированной на 5-й позиции, или связанной с
белком. В зерновых продуктах, овощах и плодах доминирует
пиридоксин, в мясе и молоке — пнридокснн н пнрндоксал. Вита-
мин Вв в виде пнрндоксалфосфата или пнрндоксаминфосфата
участвует в синтезе и катаболизме аминокислот, во взаимных
превращениях глицина в серин, в декарбоксилировании многих
аминокислот, например при превращении цистеина в таурин.
При недостатке витамина Вв в пище нарушаются белковый об-
мен и синтез жнров в организме. Кроме других важных ката-
литических ролей, он участвует в метаболизме углеводов, син-
тезе ненасыщенных жирных кислот н метаболизме нервной
ткани.
Лучшими источниками витамина Вв являются пивные дрож-
жи» печень, почки, мясо, рыба, злаки, рис и картофель. Так же
как н тиамин, он неустойчив к нагреванию во влажной среде
Витамин В1а является кроветворным фактором н весьма эф-
фективен при лечении различных форм анемян. Участвует в пе-
реносе углеродсодержащнх промежуточных метаболических
продуктов и особенно групп метила, в образовании пнримндо-
новых оснований, метаболизме пурина н. следовательно, в син-
тезе нуклеиновых кислот и нуклеопротеидов. В отлнчне от дру-
гих витаминов, растворимых в воде, этот витамин может накап-
ливаться. В кр»ян_ в виде связанного с протеинами сыворотки
комплекса или в печени. Его запасы в печени могут компенси-
ровать потребности организма ртечецне года.
Витамин В12 содержится прежде всего В-Продуктах живот-
ного пронсхожчения: печени, почках, мясе, рыбе и меньше в мо-
локе. В зерновых продуктах он содержится в очень малых ко-
личествах. Витамин Bia стоек к нагреванию ^щн pH 7, но несто-
ек в разбавленных щелочах н кислотах. Ой одни из наиболее
стабильных водорастворимых витаминов. Нестоек к окислению
и действию света.
Фолиевая кислота, так же, как и витамин Ви. используется
при лечении анемии человека. В природе существует в виде
форм, связанных примерно с шестью молекулами глутаминовой
кислоты, причем связи находятся при у-углеродном атоме Из-
вестно 5 коферментных форм фолиевой кислоты с общим на-
званием фоляты. Их основная роль—переносить одну углерод-
ную единицу на подходящий метаболит прн синтезе метионина,
серина, рибонуклеиновых кислот, дезоксирибонуклеиновых к нс-
26
лот н др. Принято считать, что потребности в ней могут покры-
ваться в результате ее синтеза бактериями, находящимися в
тонких кишках. Этот витамин широко распространен в пищевых
продуктах — зелени, дрожжах, печени, меньше в мясе, злаках,
•фасоли, орехах, рыбе. Молоко и плоды бедны фолневоЙ кисло-
той.
Она стойка при нагревании в кислой среде, но в нейтраль-
ной и щелочной среде легко разлагается.
Пантотеновая кислота — компонент кофермента А, содер-
жится во всех живых материях При недостатке в днете панто-
теновой кислоты нарушается деятельность нервной системы и
желудочно-кишечного тракта. Пантотеновая кислота шнроко
распространена, но наиболее богатыми источниками ее являют-
ся печень, почки, дрожжи, яичный желток, свежие овошн. Че-
ловек редко испытывает недостаток этого витамина. Стойкий в
нейтральной среде, он легко разлагается под действием тепла
в кислой и щелочной среде и образует паитоевую кислоту и
^-аланин.
Биотин участвует в процессах фиксирования СО3 и синтезе
жирных кислот. Недостаток бнотниа в днете приводит к пора-
жениям кожи и ногтей, выпадению волос.
Больше всего биотина в мясе и дрожжах, меньше в орехах,
грибах, некоторых овощах. Суточная потребность человека со-
ставляет несколько микрограммов. Биотин продуцируется мик-
роорганизмами. находящимися в тонких кишках. Протеин ави-
днн, содержащийся в белке яиц. связывает биотин и делает его
неактивным.
Биотин стоек к теплу, но неустойчив к окислению в кислых
« щелочных средах.
Р-аминобензойная кислота, инозитол, холин, свободный или
связанный с фосфолипидами. — физиологически активные вита-
мины группы В, содержащиеся в яичном желтке, соевых бобах.
Витамин С (аскорбиновая кислота]^— водорастворимый ви-
тамин, имеющий ограниченное распространение, но крайне не-
обходимый организму: при его недостатке в днете возникает тя-
желое заболевание, называемое цингой, или скорбутом. Поэто-
му витамин С называют антицинготным, или аитискорбутным.
Это наиболее активный редуцирующий фактор, содержащийся
в живых тканях, который легко м- обратнмо окисляется до де-
гидроаскорбиновой кислоты, которая также физиологически ак-
тивна, но менее стабильна. Дальнейшее окисление ведет к об-
разованию физиологически неактивной днкетогулоновой кис-
лоты.
Наиболее богаты ВИТамнном_С. плоды и овощи Особенно
много его находится в перце, томатах, капусте, шпината.
ной кодуре незрелых грецких орехов, черной смородине, цитру-
совых плодах. В корнеплодах он содержится в малых количеств
вах.
27
В сухом состоянии витамин С стабилен, в растворе лабилен
Он легко окисляется в щелочной среде, особенно при нагрева-
нии, под действием света н следов металлов (в частности, ме-
ди н железа). Более стоек в кислой среде и особенно прн нали-
чии хелатообразующих соединений, которые связывают тяже-
лые металлы. Витамин С чувствителен к ферментативному
окислению при комнатной температуре н химическому окисле-
нию прн нагревании. Он легко экстрагируется водой из по-
врежденной в результате измельчения ткани.
Органические кислоты содержатся в различных плодах и
овощах. Наиболее широко распространены яблочная и лимон-
ная кислоты, в винограде доминирует винная кислота в форме
ее кислой калиевой соли, прн производстве некоторых специ-
альных продуктов накапливаются молочная и уксусная кисло-
ты. Как правило, овощи содержат меныине количества органи-
ческих кислот, чем плоды. С точки зрения вкуса и некоторых
технологических процессов (растворение, стерилизация, студне-
обпазованне, инверсия сахарозы и др.) важное значение имеет
pH. Этот показатель колеблется от 3 до 4 для плодов и от 4,5
до 6 для овощей.
Органические кислоты содержатся в плодах и овощах в сво-
бодном состоянии нлн в виде солей, эфиров, гликозидов н т. д.
В некоторых случаях нх концентрация так высока, что они
кристаллизуются (например, кристаллы оксалата кальция в
некоторых молодых плодах, битартрата в винограде и т. д.).
Онн являются важным источником дыхательной энергии кле-
ток.
Фенольные соединения играют важную роль в формировании
вкуса н цвета растительных пищевых продуктов и преимущест-
венно плодов. В нх структуре имеется большое разнообразие,
возможно, потому, что онн являются вторичными продуктами
обмена, которые не играют существенной роли в общем мета-
болизме. н остаются неиспользованными. Некоторые нз них иг-
рают роль витаминов, когда они имеют ортогн дроке ильные
группы.
С технологической точки зрения интерес представляют нх ре-
акции ферментативного окисления, приводящие к потемнению
тканей. Прн определенных условиях в фенольных соединениях
происходит и неферментативное окисление. Их соединения с
ионами металлов, особенно железа н олова, вызывают сущест-
венные изменен ня цвета некоторых консервов.
Ферменты являются специфическими катализаторами про-
цессов. протекающих в живом организме. Ферменты чувстви-
тельны к условиям среды и особенно к pH н температуре. Их
максимальная активность проявляется прн 40 °C. а оптималь-
ное значение pH сильно колеблется: для сахаразы 4—5.5; для
мальтазы 6,1—6,8; для пепсина 1,5—1,6; для каталазы 7 н т д.
Ферменты представляют собой важные обз>екты технологии,
так как онн разрушают ценные биологические компоненты, что
28
снижает пищевую ценность продукта, приводит к изменению
его цвета и консистенции. В некоторых случаях онн играют по-
ложительную роль, например прн созревании мяса и мясопро-
дуктов. Расщепление пектиновых веществ с помощью фермен-
тов приводит к увеличению выхода сока, способствует осветле-
нию полученного сока. Расщепление пектина, однако, ухудшает
консистенцию томатных соков н концентратов, что свидетельст-
вует о нежелательных последствиях действии пектолитнческнх
ферментов.
Ароматобразующие вещества — специфический для каждого
продукта набор компонентов, определяющих его качество. По-
казатели аромата считаются индикатором качества и даже без-
вредности данного продукта. Вот почему введены объективные
методы количественной оценки и качественной идентификации
химических веществ, участвующих в формировании аромата
данного пищевого продукта. Некоторые нз этих веществ содер-
жатся в сырье, другие формируются во время технологической
обработки нлн в процессе хранения. Их идентификация н коли-
чественное определение успешно осуществляются методами га-
зожидкостной хроматографии н массоспектромстрнн. В суммар-
ной оценке аромата неизменную роль безусловно играет сенсор-
ный вналнз.
Большинство специалистов по сенсорному анализу определя-
ют аромат как комбинации вкусовых ощущений (сладкое, кис-
лое, соленое н горькое) н запаха (летучие компоненты, воспри-
нимаемые прн вдохе прямо через нос или полость рта посредст-
вом носовой полости благодаря существующей фарннгальиой
связи). В химическом аспекте аромат определяется химически-
ми компонентами, способствующими созданию характерного
аромата в данном пищевом продукте. Некоторые нз этих ком-
понентов значитезьно влияют на формирование аромата про-
дуктов, другие влияют мало нли вообще не оказывают влияния
на ароматические ощущения, возникающие филологическим пу-
тем посредством органов обоняния человека. Во всяком случае
сенсорные ощущения являются решающими прн определении
соответствия качества продукта стандарту и при установлении
цены и а готовую продукцию.
СОСТАВ СЫРЬЯ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
Растения снабжают организм человека всеми пищевыми про-
дуктами прямо прн нх потреблении н косвенно посредством жи-
вотных. Всего человечество потребляет в пищу от 1000 до 2000
растений, среди которых 100—200 очень важны, а 15 исключи-
тельно важны. К последней группе относятся основные плоды»
зерновые культуры, картофель, сахарная свекла и сахарный
тростник, арахис и др.
Химический состав отдельных видов растительного сырья оп-
ределяет их пищевую ценность и стойкость прн хранении. Он

характеризуется широкой гаммой различных химических компо-
нентов и большим разнообразием их количественного состава в
зависимости от вида, сорта, агротехники, климата, физиологи-
ческой роли органа растения, идущего в пищу, и т. д. Ботаниче-
ские строение также оказывает влияние.
Вода является доминирующим химическим компонентом в
большинстве видов растительного сырья. Обычно она составля-
ет 70—90% их свежей массы, но может быть и больше 90%
(томаты, огурцы, салат)» Содержание воды в рисе, пшенице, фа-
соли. арахисе и орехах не превышает 20%. Для каждого вида к
сорта есть характерный минимум содержания воды, который
доводит его ткани до состояния тургора» прн котором осмотиче-
ское давление в клетках достигает нескольких сот кПа.
Углеводы являются основной составной частью сухих ве-
ществ плодов, овощей, бобовых и зерновых культур. Их общее
содержание может колебаться от 2 (огурцы и арахис) до 30%
(крахмалсодержащне продукты). Как правило, углеводы со-
ставляют около 75% сухого вещества плодов и овощей. Преоб-
ладают моносахариды (преимущественно глюкоза и фруктоза),
днсахарнды (сахароза), полисахариды (крахмал, целлюлоза,
гемицеллюлоза) и пектиновые вещества.
Количественное соотношение между сахарозой н редуцирую-
щими сахарами (глюкоза н фруктоза) зависит от вида ткани и
степени зрелости. Общее содержание сахаров в плодах и ово-
щах колеблется от следов (шпинат) до 20% (бананы). Домини-
руют редуцирующие сахара, но в некоторых овощах (морковь,
столовая свекла, лук, сахарная кукуруза, горох, пастернак) н
плодах (бананы, ананасы, персики, дыни) преобладает сахаро-
за. Ксилоза, рибоза, манноза, арабиноза, галактоза, мальтоза,
сорбоза и целлобиоза обнаруживаются в отдельных видах
сырья, но онн, как правило, являются промежуточными метабо-
литами млн принимают участие в структуре различных гликози-
дов. Содержатся также сахарные спирты (глицерол, сорбитол)
и сахарные кислоты (глюкуроновая, глиоксиловая» /-аскорби-
новая).
Белки, несмотря на то, что их содержание составляет менее
1% но отношению к свежей массе, играют важную роль как
структурные элементы клеточных мембран. Некоторые продук-
ты. богатые крахмалом, содержат 0.5—2% белка на сырчю
массу н во многих странах служат основным источником бел-
ка. Содержание протеинов в плодах изредка превышает 1,5%.
причем большая часть этого количества связана с ферментами
и мембранными системами Бобовые зерновые продукты содер-
жат от 3 до 8% белков по отношению к массе плода, соя — свы-
ше 40% сухого вещества. Хотя бананы содержат очень мало
протеинов (1—3%), для некоторых стран онн являются глав-
ным источником белковых веществ.
Многие литературные данные о содержании протеинов в плодах н ово-
щах недостоверны, так как получены с помощью коэффициента 6.25 Это
30
Объясняется тем, что прн сжигании растите тьно* ткани  юле окатывается
не только белковый, но к небелковый азот. Так. напри мер. % азота в кар*
тофеле принадлежат свободным аыннокнелотам. а в некоторых сортах яб-
лок их содержанке доходит до 70%. Кроме аминокислот растительные тка-
ни могут содержать значительные количества аминов (например, глутами-
на) н других азотистых компонентов (пуринов, пиримидинов, нуклеотидов^
бетанннна, алкалоидов, порфнрйнов, вепротенногенных аминокислот. Р-алани
на, у-амнноыаеллной кислоты) В цитрусовых плодах, томатах, красно* и
белой смородине более 50% азота содержится в виде аминов аспарагине вой
н глутаминовой кислот (соответственно аспарагин н глутамин). Амины, об
ладаюшис фармакологическими свойствами (серотонин, тнрамин. дотам ни
и эпинефрин) тоже содержатся в некоторых плодах и овощах.
Липиды, подобно белкам, в растительной ткани связаны с
протоплазматическими мембранами нлн могут присутствовать
как запасные материалы. Их содержание в специальных видах
пальм составляет 74—81% по отношению к массе свежего-
сырья, в маслинах 30—70, винограде — 0.2, бананах — 0,1, яб-
локах— 0.06, арахисе — до 45, орехах—73%. Запасные жиры
содержат триглицериды различных жирных кислот. В растени-
ях, не имеющих запасных жиров, липиды обычно присутствуют
в клеточных мембранах как фосфолипиды нлн гликолипиды.
Соя содержит до 8% фосфолипидов, большая часть которых яв-
ляется запасным материалом.
В покровных органах плодов н овощей содержатся воски и
кутиновые кислоты.
Ароматобразующне вещества, в частности липофильные»
влияют на характерный аромат отдельных видов н сортов рас-
тительного сырья и консервов, полученных из них, хотя онн и
присутствуют в малых количествах, часто в следах. В некото-
рых случаях онн представляют собой растворенные терпеноид-
д1Ые гидрокарбонаты н образуют так называемые "эфирные мас-=
ла, которые могут располагаться в специальных резервуарчн-
ках, находящихся на поверхности корки (у цитрусовых плодов»
например). Чаше всего, однако, эти вещества сравнительно рав-
номерно распределены в ткани. Ароматические вещества плодов
содержат высококнслородные соединения — эфиры» спирты, аль-
дегиды н кетоны. Очень часто в сырье содержится до 100 аро-
матобразующнх компонентов, причем некоторые из них играют
основную роль в формировании специфического аромата. В ово-
щах содержится меньше летучих компонентов, чем в плодах.
Установлено присутствие специфических кислот, спиртов, альде-
гидов и кетонов, эфиры обычно отсутствуют.
Нелнпндные вещества также способствуют формированию
аромата растительной ткани. Капуста, репа, лук н т. в имеют
много серосодержащих компонентов (сульфидов, изотиоциана-
тов), которые влияют на их специфический аромат.
Причина горького вкуса плодов — присутствие некоторых
флавоноидов (нарингин у грейпфрутов, кукурбнтацин в огур-
цах), а также терпеноидов (лимонен в цитрусовых плодах).
Многие из ароматических компонентов растениями не синтези-
руются, но появляются после того, как клетка разрушится и
л
протечет ферментативное расщепление так называемых пред-
шественников. В процессе технологической обработки обычно
накапливаются ароматические вещества, которые не содержат-
ся в самих плодах н овощах.
Органические кислоты, в частности большинство алифатиче-
ских органических кислот, содержатся в растительном сырье в
малых количествах н являются промежуточными продуктами
основного метаболизма, точнее метаболического цикла трнкар-
боновых кислот, цикла глнщавелевоЙ (глюконовой) н шнкнмо-
вой кислот. Наиболее широко в пищевых растительных тканях
распространены лимонная и яблочная кислоты. Лимонная —
основная в цитрусовых плодах, смородине, малине, бруснике,
ананасах и грушах, а яблочная — в яблоках, сливах, черешнях»
персиках и других косточковых плодах, в огурцах, бананах и
ревене. Овощи содержат в основном лимонную кислоту. В ви-
нограде основная кислота — винная, в шпинате — щавелевая,
в ежевике — нзолнмонная.
В плодах и овощах содержатся и различные карбоцикличе-
ские (ароматические) кислоты, хлорогеновая — в картофеле н
в большинстве яблочных плодов, бензойная — в бруснике, дигн-
талиновая и протокатехнновая — в грушах, р-кумарнновая —
в яблоках и грушах. Ациклические кислоты также очень ши-
роко распространены в растительном сырье. Некоторые из аро-
матических кислот (например, хлорогеновая) являются предше-
ственниками аромата» Многие из них участвуют в процессах
ферментативного побурения поврежденных тканей или разре-
занных поверхностей плодов и овощей, а также в потемнении
картофеля после его очистки и резки.
Минеральные элементы, содержащиеся в растительном сы-
рье. поступают в него из почвы. Количество минеральных ве-
ществ обычно выражается через количество золы, которое мо-
жет колебаться от 0.1 до 4.9% по отношению к массе. Влияние
оказывают вид и сорт. Очень мало известно о влиянии агротех-
ники н удобрении на содержание минеральных элементов в
плодах и овощах.
Тот или иной минеральный элемент распределяется неравно-
мерно в отдельных частях плода. Так, в сердцевине яблок со-
держится в несколько раз больше Са, К, Mg н Р, чем в мяко-
ти В горохе фосфор находится в большей концентрации в се-
мядоле. чем зародыше, а для кальция действительна обрат-
ная зависимость.
В растительном сырье больше всего содержится К. Са Mg.
Fe. Р. S и N, затем Na. Al. Si н в меньших количествах Си, Мп.
Zn, Ba, Mo. С1. которые присутствуют только в следах, т. е. яв-
ляются микроэлементами Наиболее распространен К, концент-
рация которого колеблется от 0,06 до 0.6% по отношению к све-
жей массе, а в петрушке достигает 1%. Многие из этих элемен-
тов содержатся в растениях в виде солей органических кислот.
pH плодов н овощей тесно связан с балансом между калием и
32
органическими кислотами. Часть Са’* связана с пектиновыми
веществами н компонентами клеточных стенок. Некоторые из
Клементов являются компонентами ферментных групп; Mg при-
сутствует в молекуле хлорофилла, фосфор — в АТФ и АДФ,
а также в фосфолипидах, нуклеиновых кислотах и др.
Ферменты, содержащиеся в плодах и овощах, предопределя-
ют их биохимический состав, оказывают влияние на их состоя-
ние во время хранения (напрнмср. при О С), на качество пере-
рабатываемого сырья. По отношению к деятельности ферментов
существует концепция о так называемом каталитическом конт-
роле, согтаено которой данный фермент контролирует опреде-
ленный биохимический процесс в растительных тканях.
Пигменты, содержащиеся в плодах н овощах, претерпевают
различные изменения при хранении н переработке сырья. Ос-
новные пигменты — это хлорофилл, каротиноиды и флавоноиды.
Их разновидность н количество в плодах и овощах зависят от
вида, сорта, степени зрелости» условий роста и т. д. самих рас-
тений.
Хлорофиллы а и b содержатся в зеленых листьях н локали-
зованы в хлоропластах. Концентрация их достигает 0.1% по от-
ношению к свежей массе. Каротиноиды, которые могут быть
желтого, оранжевого или красного цвета в зависимости от нх
строения, содержатся в концентрации 0.005—0,008% по отноше-
нию к свежей массе. Они сопутствуют хлорофиллу, а кроме то-
го, могут встречаться в листьях и других органах, не содержа-
щих хлорофиллов, где они находятся в виде мелких кристалли-
ков в цитоплазме нлн в ограниченных мембранами хромопла-
стах. Когда каротиноиды не локализованы в хромопластах, при
специфических условиях они могут накапливаться — концентра-
ция нх может достигнуть 0,1% по отношению к свежей массе.
Они являются источниками желто-красной окраски многих ово-
щей н плодов (моркови, сладкого картофеля, цитрусовых пло-
дов, дынь, томатов, красного перца и др.).
Водорастворимые антоцианы, которых известно около 170
структур, определяют характерные оттенки оранжевого, синего,
малинового» пурпурного и красного цвета плодов (клубника,
малина, вишня, черешня, сливы, персики, груши, яблоки и т. д )
и некоторых овощей (красная капуста, редиска, баклажаны и
т. д.). Флавоноидные компоненты и связанные с ними вещест-
ва, не обладающие замкнутой флавоноидной структурой. могут
влиять на консистенцию (лигнин и полимеризованные антоциа-
ны), ферментативное побурение (катехины, лейкоантоцнаны) н
вкхс (терпкие танины, горькие вещества) сырья.
Витамины, содержащиеся в растительных пищевых продук-
тах. имеют различный качественный и количественный состав
даже в рамках одного вида. Большое влияние оказывают сорт»
условия выращивания, степень зрелости, послеуборочная обра-
ботка. условия хранения. Обычно витамины распределены в
растительных тканях неравномерно (например, тиамин н аскор-
3-205	1~----гкИ* *""l	33
бнновая кислота в больших количествах содержатся под кожи-
цей) и претерпевают значительные изменения прн технологиче-
ской обработке сырья.
СЫРЬЕ животного ПРОИСХОЖДЕНИЯ
Молоко (речь идет о коровьем молоке, так как оно является
основным объектом переработки н консервирования) представ-
ляет собой нормальный секрет молочной железы. Оно содер-
жит 8—14% обезжиренного сухого остатка и 3—4% жира в
зависимости от породы животного, условий откармливания, пе-
риода н времени лактации, сезона и др.
В молоке содержатся следующие компоненты (в %): жи-
ры—3—6; белки —3—4; лактоза —5; зола —0,7, которые в
общем дают от 11.5 до 14,5% сухого вещества. Вода составля-
ет 85—88%. Жиров и белков в молоке больше всего в нюне —
августе, в этн же месяцы в нем меньше всего лактозы н сухих
веществ. Все эти показатели стандартизованы н определяются
по соответствующим методикам.
Основной компонент липидной фазы —жир. представляющий
собой смесь триглицеридов. Фосфолипиды, стеролы, каротинои-
ды. жирорастворимые витамины (A, D, Е, К) присутствуют в
следах или до 1% от общего липидного состава.
Большинство лнпндов молока диспергированы в стабильной
эмульсии покрытых оболочками жировых шариков с размера-
ми от 2 до 10 нм. В 1 с.м3 масла нх содержится около 3-10* шт.
Оболочки построены из липидно-протеинового материала. Ли-
пидная часть содержит моно-, дн- и триглицериды, каротинои-
ды, холестерол, сколем, свободные жирные кислоты н др Из
фосфолипидов установлено присутствие сфингомиелина, фос-
фатил.холина, фосфат ил этанол дна мина, фосфатилсерина н др.
Протеины составляют 32% массы оболочки (мембраны).
Установлено, что в молочном жире содержится более
60 жирных кислот, которые находятся в свободной форме или
участвуют в различных соединениях. Онн содержат от 4 до
26 атомов углерода. Доминируют кислоты с короткой углерод-
ной цепью (от С< до Сю)- Масляная кислота содержится в ко-
личестве 8—10% общих жирных кислот. Насыщенные кислоты
с четным числом С-атомов составляют около 60%, с нечетным
числом — около 2%, насыщенные кислоты с разветвленными
цепями — около 1.5%. Концентрация ненасыщенных жирных
кислот с одной двойной связью доходит до 33%, полиненасы-
щенных — до 3.82%, общая концентрация ненасыщенных жир-
ных кислот достигает 37%.
Точка плавления глицеридной фракции 52—53сС, темпера-
тура кристаллизации 22 сС. Основная группа — глнцернды с
См-. Сю- и Сю-иасыщенными жирными кислотами.
Фосфолипидов относительно мало, но они являются сущест-
венной частью липидов. Их основные представители — холин
34
(до 30% общих фосфолипидов), эта иолам ни (до 30%), свин-
гомнедин (до 25%), серин (до 10%) и в меньших количествах —
инозитол, цереброзид н плазмоген. Состав жирных кислот и
фосфолипидов сравнительно постоянен и на него почти не
влияет режим кормления.
Кетокнслые гишернты. из которых двумя жирными кисло-
тами и одной кетокнслотой формнрчется триглицерид, являют-
ся преимущественно изомерами кетостеарнновой кислоты. По-
мимо кетокислот в строении некоторых глицеридов принимают
участие и б-гидрокспкис.тоты. Они способствуют образованию
в-лактонов с типичным ароматом подогретого молочного жнра,
похожим на аромат кокосового ореха.
В малых количествах содержатся и свободные жирные кис-
лоты. моно- и диглицернды. Не выяснено, однако, является ли
их присутствие результатом лактации или действия лнпазы.
В липидах содержатся также холестерол и следы стеролов
(лактостерол н 7-дегндростерол). Сколен. предшественник хо-
лестерол а. вместе с каротиноидными А-компонентамн придает
молочному жиру желтый цвет, несмотря на то, что он находится
в виде следов. В липидной фазе молока содержатся также жи-
рорастворимые витамины н токоферол (витамин Е>, являющий-
ся антиоксидантом липидной фракции»
Белковые вещества представляют собой характерную смесь
казеинов, протеинов, альбуминов и других компонентов.
Казеин находится в молоке в котнчестве около 78%. Он со-
стоит нз трех основных компонентов а^-казенна (около 55%),
^-казеина (около 25%), у-казенна (около 15%) и нескольких
других компонентов в меньших количествах.
авх-Казени характеризуется чувствительностью к низким
концентрациям нона кальция (0.4 М. СаС1а. pH 7); у-казенн
растворим при этих концентрациях и служит стабилизатором
Osj-казеина. 0-Казеин ассоциируется в полимерные виды прн
температуре выше 8.5 сС. у-Казенн похож по составу на р-ка-
зенн н. вероятно, представляет собой диссоциированный про-
дукт р-казеина или незаконченный продукт биологического син-
теза казенна.
Казеиновые фракции при температуре 38 С представляют
собой коллондио-диспергированные мицеллы размером 80—
300 нм. Онн построены нз подъединнц размерами 10—20 нм. ас-
социированных с помощью кальция или сложных кальцнево-
фосфатных солевых мостов.
Существуют две основные теории о структуре казенна Со
гласно одной теории у-казенн находится на поверхности ми-
целлы, согласно другой распределен равномерно в подъедннн-
цах мицеллы.
При pH 7 отдельные казенны имеют тенденцию ассоцииро-
ваться с повышением температуры, а при pH 12 онн диссоци-
ируют до мономерных единиц.
3-
35
Прн pH выше 4,6 и 20 °C казеин выпадает в осадок. При
действии фермента ренина он коагулирует — полученный моди-
фицированный казенн называется кальциевым параказеннатом.
Молекулярная масса -казеина 23 500, ^-казенна 24 000,
•у-казенна 19 000. Их изоэлектрические точки находятся в обла-
сти pH соответственно 4,6—5, 4,5 и 3.7—4.2.
Аминокислотный состав казеинов характеризуется низким
отношением полярных аминокислот к неполярным, т. е. преоб-
ладанием кетополярных форм и высоким содержанием пролина.
Сывороточный протеин составляет 15—25% общих протеи-
нов молока. Подразделяется на альбуминовую (растворимую) и
глобулиновую (нерастворимую) фракции в соответствии с их
растворимостью в полу насыщенном растворе сульфата аммо-
ния. Содержание альбумина составляет 9,1 % общих азотсодер-
жащих веществ, глобулин — 3,5%.
Сывороточный протеин состоит из р-лактоглобулина (до
60%), а-лактоальбумнна, иммуноглобулина, сывороточного аль-
бумина н комплекса, названного протеазо-пептонной фракцией.
р-Лактоглобулин — главный источник SH-rpynn. Его содер-
жание составляет 7—12% общих протеинов, молекулярная мас-
са 18 000. изоэлектрическая точка — при pH 5.3
а-Лактоальбумин составляет 2—5% общих протеинов, его
молекулярная масса 14 200, изоэлектрическая точка —прн
pH 5,1. Содержит много триптофана н не содержит свободных
SH-rpynn, несмотря на то, что содержание цистеина высоко (че-
тыре остатка цистеина и одна молекула а-лактоальбумнна).
Это единственный молочный протеин, в котором аспарагиновая
кислота находится в большем количестве, чем глутаминовая.
Содержание иммуноглобулинов составляет 1,5—2,5% общих
протеинов. Онн имеют переменную молекулярную массу, в сред-
нем 160 000, их изоэлектрическая точка находится в области pH
5,6—6. Они стимулируют создание искусственного иммунитета у
новорожденных.
Сывороточный альбумин содержится в количестве 0.7—1,3%
общих протеинов, имеет молекулярную массу 69 000, его изо-
электрическая точка — прн pH 4,7. В одной молекуле сывороточ-
ного альбумина содержится 17 единиц цистина и одна единица
цистеина, т. е. одна SH-rpynna.
Протеазо-пептонная фракция — недостаточно идентифициро-
ванная гетерогенная группа» состоящая нз 8—10 компонентов,
с молекулярной массой от 4000 до 200 000. Характеризуется низ-
ким содержанием ароматических и сульфидных аминокислот.
Небольшие количества протенноподобных веществ существу-
ют как компоненты мембран жировых шариков.
Азот, содержащийся в компонентах молока, распределяется
следующим образом( в%): казеиновый — 78.3; альбуминовый —
9,1; глобулиновый — 3.5; протеазо-пептонный — 4,1; непротенно-
вый — 5,0.
36
Молоко характеризуется высокой пищевой ценностью и по-
ставляет значительную часть необходимых для человека ком-
понентов Его белок — одни нз наиболее высококачественных,
конкурирует с мясным протеином, но уступает по качеству яич-
ному. Основной недостаток этого белка — пониженное содержа-
ние серосодержащих аминокислот (цнетениа, цистина и метно-
ннна). Он необыкновенно богат лизином. Триглицериды содер-
жат относительно много насыщенных кислот.
Ферменты распределены по всей массе молока, причем неко-
торые из них находятся на поверхности жировых капель, дру-
гие связаны с казеиновыми мицеллами, третьи содержатся в
качестве свободных коллоидных суспензий- Установлено нали-
чие примерно 27 ферментов, среди которых наиболее важными
являются щелочная фосфатаза, лнпаза, протеаза и ксантнлоксн-
даза.
Щелочная фосфатаза распределена между липидной н жид-
кой фазами, существует в виде липопротеинового комплекса,
прн нормальной пастеризации инактивируется. Вот почему, ес-
ли установлено ее присутствие в пастеризованном молоке, счи-
тается, что режим пастеризации был недостаточным.
Липазы, которых существует несколько типов, прн пастери-
зации инактивируются. Они связаны с масляной и казеиновой
фракциями, но содержатся и в плазме молока.
Протеаза связана с казеиновой фракцией. Слабо устойчива
к нагреванию, что обусловливает физическую нестабильность
молока, обработанного методом короткого нагревания прн вы-
сокой температуре.
Ксантнлоксидаза содержится преимущественно в мембране
жировых шариков н обусловливает увеличение содержания ри-
бофлавина.
Лактоза — главный углевод молока, известен еще под на-
званием молочный сахар. Он представляет собой дисахарнд, со-
стоящий нз глюкозы и галактозы, и является основным осмоти-
ческим фактором молока. Сладость лактозы составляет около
’/» сладости сахарозы. Прн кристаллизации лактозы (если тем-
пература ниже 93,5 °C) кристаллы принимают а-гндратную фор-
му, содержащую одну молекулу воды. Выше этой температуры
образуются коллоидоподобные р-ангидритные кристаллы, ко-
торые по сладости и растворимости не превосходят а-гндратную
форму.
В молоке содержатся различные солн: фосфаты, хлориды и
цитраты К. Na, Са. Mg. Кроме того, в молоке содержатся н дру-
гие элементы, соответствующие по своей концентрации микро-
элементам,— Al. As, В. Вг, Fe, Со. Мп, Си, Mo, F, J и др. Их
концентрация доходит до нескольких сот микрограммов на 1 л.
Зола, полученная после сжигания молока при 600 еС, содер-
жит ок целы Na, К, Са. Mg, Fe. Р н S, некоторые хлориды.
Жирорастворимые витамины (A, D, Е, К) являются компо-
нентами жировой фазы молока, а водорастворимые (Вь Be, ипа-
37
Цик. пантотеновая кислота, пиридоксин, биотин, фолиевая кис-
лота, В». аскорбиновая кислота, холин, инозитол)—водной, сы-
вороточной фазы. Количество жирорастворимых витаминов, за
исключением витамина К. зависит от принятых посредством пи-
щи витаминов. Витамин К н водорастворимые витамины могут
синтезироваться в организме животного, продуцирующего мо-
локо,
Мясо характеризуется высокой пищевой ценностью. В его
составе доминируют белки (в %); в говядине — 20—22; в мясе
птиц——20—23; в свинине —19—20; в баранине — около 20. Со-
держание липидов составляет соответственно (в %) 4—8; 9—11;
4,7 н 5—6; золы — около 1—1,5%. В составе мяса колебаниям
подвержена в основном липидная фракция. Бедки содержат от-
детьные аминокислоты в соотношении, наиболее подходящем
для роста человека. Из общего азотистого состава 95% прихо-
дится на белковые вещества н 5% на пептиды н свободные ами-
нокислоты. Очень важен показатель pH, который в телятине
колеблется от 5.1 до 6.2. в евнннне — от 5,3 до 6.9.
Белки мышечной ткани делятся на контрактильные, раство-
римые н нерастворимые. Растворимая фракция может экстраги-
роваться водой или разбавленными растворами солей. Контрак-
тильные белки растворяются в солевых растворах с высокой
ионной силой. Остающаяся после этой обработки фракция яв-
ляется нерастворимой. Она состоит нз соединительно-тканевых
протеинов и некоторых незкетрагируемых белков.
К контрактильным белкам относятся мнозин, актин, акто-
миозин, тропомиозины А н В и др
Мнозин имеет очень длинную молекулу и молекулярную
массу около 470000. Содержит две идентичные поли пептидные
цени, каждая из которых имеет а-геликальную структуру. Обе
цепи закрччены одна около другой спиралевидно. Миозин со-
ставляет 50—60% общего количества протеинов мнофибрнлла.
Актин составляет 15—30% протеинов мнофибрнлла. Он су-
ществует как двойная гелнкальнаи структура, аналогичная мио-
зину.
Актомиозин образуется при взаимодействии актина и миози-
на с участием сульфгидрильных групп.
Тропомиозин В имеет длинные округлые молекулы с моле-
кулярной массой около 68000. Предполагают также, что он об-
ладает двойной геликальной структурой.
Тропомиозин А найден в некоторых специализированных
мускулах.
В миозине содержатся еще тропонин А. тропонин В, а- и
р-лктнн. Они находятся в незначительных концентрациях.
К растворимым белкам мышечной тканн относится многен,
который составляет 25—30% протеинов мышечной клетки
Для мяса некоторых животных характерна разница в пиг-
ментация отдельных мышц По этому признаку мышцы делятся
на две большие группы —белые и красные. Помимо разницы в
38
окраске, между белыми и красными фибрами наблюдаются мор-
фологические н биохимические различия. Красные обычно мень-
шего размера, содержат больше митохондрий и миоглобина.
Липидов в них также больше Эти мышцы лучше снабжены
кровью, но содержат меньше гликогена.
Соединительная ткань покрывает и поддерживает мышцы н
крепит нх к скелету Основная ее фракция — коллаген, который
способствует твердости мяса. Коллаген содержится в сухожили-
ях. коже, мозге и в соединительной ткани, покрывающей мыш-
цы. которая составляет около 30% общего протеина животного.
Основная структурная единица коллагенового волокна — тропо-
коллаген. представляющий собой цилиндрический протеин дли-
ной около 28 000 А и диаметром 14—15 А.
Аминокислотный состав коллагена очень беден. Глицин, со-
ставляющий почти '/» общего аминокислотного состава, распре-
делен равномерно на каждой третьей позиции по всей длине
молекулы. Коллаген содержит также большое количество про-
лина. В нем почти полностью отсутствует триптофан.
При варке соединительной ткани происходит разрыв молеку-
лярных связей коллагена и некоторых межмолекулярных связен.
Некоторые нз внутримолекулярных пептидных связей основных
цепей гидролизуются. Это ведет к превращению коллагеновой
трехмерной структуры в более аморфную структуру, известную
как желатин.
На превращение коллагеновой молекулы в менее структури-
рованный желатин оказывает влияние жесткость мяса, особенно
когда оно более низкого сорта. Такне сорта мяса содержат
больше коллагена и их следует варить продолжительное время
в воде, чтобы получить желаемую жесткость в результате пре-
вращения коллагена в желатин.
Желатин после охлаждения раствора образует гель, исполь-
зуемый в производстве заливных блюд. Сила полученного геля
пропорциональна квадрату концентрации желатина н молеку-
лярной массе протеинов. Ионная сила н pH раствора имеют
слабое влияние на структуру геля.
Лнпндный состав колеблется в очень широких пределах.
Распределение жиров весьма неравномерно, а место их лока-
лизации оказывает большое влияние на их качество. Для жи-
ров. находящихся в мышцах, характерно высокое содержание
фосфолипидов (0,5—1,1%), в отличие от жиров, локализован-
ных в мембранах самих мышечных клеток. Сами жиры соеди-
нительной ткани содержат больше ненасыщенных жирных кис-
лот. чем жиры мышечной ткани.
Мышечная ткань — хороший источник некоторых витаминов
группы В. особенно тиамина, рибофлавина, ниацина, витаминов
В- н Вц. Их содержание сильно колеблется в зависимости от
вида животного, типа мышцы, способа откармливания, возраста,
пола н т д. Массовая доля витаминов A. D. Е и К очень невели-
ка, а на концентрацию витамина Есильное влияние оказывает
39
способ откармливания животного. Аскорбиновая кислота содер-
жится в очень малых количествах.
Яйца являются превосходным источником питательных ве-
ществ, так как онн состоят на 56—61% из белка и иа 27—32%
нз желтка. Соотношение между белком и желтком 64:36. На
долю сухого вещества приходится 25—26%, скорлупы — 8—11%.
Белок состоят из четырех слоев: внешнего, толстого и вязко-
го; внутренних жидкого и тонкого н, наконец, последнего при-
липшего к оболочке желтка, очень вязкого и очень тонкого. Их
массовое соотношение следующее (в %): 23,2:57,3 16,8:2,7.
Белик содержит в среднем (в %): воды —87—89, белков 9—10;
липидов — 0,03; углеводов — 0,5—1,0; золы — 0,5.
Основными макроэлемента мн являются кальций, калий н
фосфор.
В белке яйца содержатся следующие протеины: овальбумин,
кои альбумин, овомуцни и др.
Овальбу мин — основная протеиновая фракция белка, пред-
ставляет собой фосфоглнкопротеии. Его молекула содержит че-
тыре сульфгидрильные группы, а также днеульфндные группы.
Он составляет 54% общего протеина, имеет молекулярную мас-
су 45 000, а его изоэлектрическая точка — при pH 4.6. Овальбу-
мин устойчив к термической денатурация. При pH 9 и нагрева-
нии до 62 сС за 3,5 мин лишь 3—5% овальбумина заметно из-
меняется.
Кональбумин составляет 13% общего протеина, ои имеет мо-
лекулярную массу 80 000, а его изоэлектрическая точка — прн
pH 6.6. В нем отсутствуют фосфор и сульфгидрильные группы.
Он более термочувствителен, чем овальбумин. Прн pH 6 его
тер мочу ветви тел ьиость самая высокая прн 57 °C, причем через
10 мнн 40% кональбумина изменяется.
Овомуцнн содержится в количестве 11% общего количества
белка. Его молекулярная масса 29 000, а изоэлектрическая точ-
ка—прн pH 4,0. Его молекула имеет восемь дисульфидных свя-
зей. В кислой среде устойчив к тепловой денатурации, но в ще-
лочных условиях быстро изменяется при 80 °C. Овомуцнн ин-
гибирует трипсин в желудочном соке.
В белке еще содержатся лнзозим (3.5%), глобулины Gb G3
и G3 в количестве примерно 4%, флавопротеин (0,8%), овогли-
копротенн (0,5%), овомакроглобулнн (0,5%), овоннгнбитор
(0,1%), авидин (0,05%).
Желток содержит (в %): сухих веществ — 52; белков—15;
липидов —32; углеводов — 0.2—1; золы —1,1. В липидной фрак-
ции находится около 66% триглицеридов, 28% фосфол я пидов,
5% холестерола и других липидов. В состав фосфолипидов вхо-
дят фосфатилхолни (73%), фосфат н л эта иол а мни (15,5%), лизо-
фосфатнлхолин (5,8%), евннгомиелнн (2,5%), л изофосф ат и л эта-
ииламнн (2,1%). плазмологеи (0,9%) и инозитол фосфолипид
40
На состав жирных кислот в липидах желтка влияние оказы-
вает режим кормления кур. Пальмитиновая и стеариновая кис-
лоты составляют 30% в триглицеридах, около 49% в лецитине
и около 54% в кефалине. Диета птиц не очень влияет на }ка-
занною концентрацию.
В желтке встречаются следующие белки: фосфнтнн. липиви-
телнн, лнветми и липопротеин.
Молекулярная масса фосфитниа колеблется от 36 000 до
40000. ОЙ содержит около 10% фосфора. На фосфнтнн прихо-
дится 80% протеинов желтка, содержащих фосфор. Он содержит
мало или вообще не содержит цистеина н цнстниа, ио очень бо-
гат сернном (31% общего аминокислотного состава). Фосфитии
очень богат железом.
Лнповнтелин имеет молекулярную массу около 400 000.
Лнветни состоит нз трех фракций — а, 0» у. с молекулярной
массой соответственно 80 000, 45 000 и 150 000 н содержанием
азота примерно по 14%.
Липопротеин состоит из двух компонентов со средней моле-
кулярной массой 10 000 000 и 3 000 000. Он содержит 84—89%
липнда, состоящего из 74% нейтрального липнда и 26% фосфо-
липида.
Рыба —один нз важнейших ииточинков белка для человека.
В мире известно около 12 000 видов рыб, для промышленной
переработки используется около 1500.
Основные компоненты мяса рыбы — вода (56—79% в зависи-
мости от вида), белки (16—20%), жиры (2—22%) и минераль-
ные вещества (2,5—4,5%).
Характерной особенностью химического состава является на-
личие обратно пропорциональной зависимости между содержа-
нием жиров н воды: чем больше жнров, тем меньше воды, и на-
оборот. Суммарное их содержание, однако, сравнительно посто-
янно и составляет около 78—79%. Содержание жиров колеблет-
ся от 0,4 до 30%.
На химический состав рыбы значительное влияние оказыва-
ют вид, возраст, физиологическое состояние, время и место уло-
ва и т. д. Например, чем старее рыба, тем больше в ней жиров
и меньше воды.
Белки рыбы содержат белковый и небелковый азот. Соотно-
шение между ними различь-о для разных классов и видов рыб
и колеблется от (81—91) : (9—19) до (55—65) : (35—45) %.
В очень редких случаях небелковый азот может составлять
50—51 % общего азота.
Белки рыбы содержат углерод (50—54%), кислород (21 —
23 ), водород (6—7,5%). азот (15—17,6%). серу (0,3—
2.5%), а также фосфор, железо, медь, кобальт, цинк, йод и др.
Белки в мышцах рыбы находятся в коллоидном состоянии,
что предопределяет нх нестойкость и легкую изменяемость при
изменении условий среды. Если понизить pH до 4.5—5 и насы-
тить среду хлоридом натрия, белки теряют свою растворим* сть
41
н осаждаются. При повышении температуры они денатурируют.
Для альбуминов это явление наступает между 38 и 51 сС, а для
глобулинов — между 38 и 88 ®С. Денатурация наступает также
прн замораживании н сушке мяса рыбы.
Все белки рыбы, за исключением коллагена, являются пол-
ноценными по питательной ценности.
В составе мяса рыбы установлено наличие следующих наи-
более важных белков, имеющих глобулярный характер н рас-
творимых в солевых растворах: миозин, точнее миозины, актнн,
актомиозин, тропомиозин. Эти белки образуют миофнбриллу
мышечных клеток и составляют в среднем более 50% всего ко-
личества белков мяса рыбы.
Следующая большая фракция белков, составляющая 20—
25% общего их содержания, включает все протеины типа аль-
буминов (6—8%), глобулнн-х (8—10%), миопротенд (1%), ко-
торый является специфическим для рыбы. Его свойства пока не-
изучены.
Кроме того, в рыбе содержатся белки, не растворимые в
воде и слабых солевых растворах, но растворимые в слабых
растворах щелочей и кислот, которые входят в состав сарко-
леммы, а также нуклеопротеиды, входящие в состав клеточного
ядра.
В незначительных количествах содержатся протеиноидные
вещества, входящие в состав сарколеммы мышц и соединитель-
но-тканевых волокон. Основная часть этих веществ — коллаген,
составляющий 2—7% общих протеинов и содержащий около
18% азота. Коллаген не содержит триптофана, а содержание
метионина и тирозина в нем незначительно, поэтому он неполио-
цеииый белок.
Миозин является наиболее важным белком рыбы и обладает
наиболее высокой биологической ценностью н адеиознитрифос-
форион активностью. При определенных физиологических усло-
виях ои соединяется с актином и образует актомиозин, облада-
ющий сократительной способностью.
Небелковые азотистые вещества растворены в клеточной
плазме и межклеточной жидкости и легко извлекаются водой,
что приинмается во внимание прн переработке и консервирова-
нии рыбы. Вот почему их называют экстрагируемыми вещест-
вами. Концентрация их в мясе незначительна (1,5—2,2%), од-
иако их роль очень велика при формировании специфического
вкуса и запаха рыбы. По сравнению с белками они легче под-
даются действию микроорганизмов н принято считать, что от
их количественного и качественного состава зависит скорость
порчи рыбы Среди этой группы соединений наиболее важными
являются азотистые основания, аминокислоты, кислые амиды,
производные гуанидина, нмндазола и пурина.
Азотистые основания бывают летучими (аммиак, моно-, дн-
н трнметиламин) н нелетучими, или триметнламмониевыми
(триметиламннооксид, бетаин, холин).
42
Летучие основания в малых количествах содержатся в жи-
вим рыбе и образуются при микробиологических изменениях,
наступающих в выловленной рыбе. В свежен рыбе они составля-
ют 15—17% по отношению к общему азоту, в том числе 4—
20 нг % аммиака по отношению к массе мяса. 2—2,5 мг% три-
метиламниа в морской и 0,5 мг% в пресноводной свежей рыбе.
0,1 мг% моно- н диметил амии а. Неприятный запах выловленной
рыбы объясняется иакоплением летучих оснований.
Нелетучие азотистые основания содержатся преимуществен-
но в морской рыбе и в незначительных количествах — в пресно-
водной Концентрация трнметил аминооксида зависит от возра-
ста рыбы н сезона года н колеблется от 100 до 1080 мг%. При
восстановлении триметиламннооксида получается триметилам ни,
который наряду с холином, лецитином н другими соединениями
дает специфический запах морской рыбы. Бетаин обнаружен в
мышцах морской рыбы в количестве 70—270 мг%, в пресновод-
ной рыбе—10—54 мг%. Содержание холниа составляет около
20 мг%.
Концентрация аминокислот в рыбе незначительна — не пре-
вышает 1%. Установлено наличие свободного алаинна (10—
72 мг%), глицина (18—166 мг%), гистндниа (до 470 мг%),
глутаминовой кислоты (8—20 мг%). лизина (2—22 мг%), лей-
цина, нзолейцииа, треонина, метионина, пролина, серииа, вали-
на, аргинина, фенилаланина.
Производные гуанидина (креатин и его ангидрид креатинин)
и пурина (гипоксантин, адении и гуанин), а также близкие к
ннм по строению иуклсозидфосфаты (креатиифосфат и адено-
зинмоно-. ди- н трнфосфаты) играют важиую роль в физиологи-
ческих процессах и в превращении веществ после вылова ры-
бы. оказывают влияние на вкусовые свойства рыбы. Лучше все-
го изучен креатин, содержание которого составляет 0,1—0,75%.
Производные имидазола (гистидин, карнозин и апсернн. на-
зываемый еще мети л карнозином) имеют следующую особен-
ность: если присутствует один из них, например гистидин, отсут-
ствуют два других (карнозии и апсернн). В свежей рыбе кон-
центрация гистидина составляет 75—470 мг%, карнозина —
210—305, апсерниа — 120—150 м г %. Гистидин под действием
микроорганизмов превращается в гистамин, обладающий ток-
сичными свойствами. Если содержание гистндниа в рыбных кон-
сервах превышает 0.47% и протекают микробиологические про-
цессы, в результате накопления гистамина могут наступить пи-
щевые отравлення.
По содержанию жиров рыбу делят на три группы: до 4% жи-
ра — нежирная, 4—8% — среднежирная, свыше 8% — жирная.
Большое разнообразие имеется в месте расположения жиров.
У одинх видов жнры находятся преимущественно в мясе между
миосептами и мышечными волокнами, у других — в подкожном
слое, у третьих — около соединительной ткани.
43
Количество и вид жиров зависят от вида рыбы, возраста, ре-
жима кормления, физиологического состояния, сезона и т. д.
Триглицериды построены преимущественно из ненасыщенных
жирных кислот, вероятно, из-за содержания таких кислот в
морском плаиктоне. У рыбы холодных вод ненасыщенные жир-
ные кислоты содержатся в меньших количествах.
При комнатной температуре жиры рыбы находятся в жид-
ком состоянии, их плотность составляет 0,92—0,93 г/см3, число
омылеиня 180—195, йодное число 103—176.
Основною часть жировых веществ составляют простые липи-
ды (сюда относятся триглицериды) н сложные липиды эфирно-
го типа, называемые липоидами (фосфолипиды и стериды). Ли-
поиды аналогично триглицеридам омыляются (гидролизуются)
прн нагреваинн со щелочами.
Кроме липидов (простых и сложных) в жирах присутствуют
неомыляемые вещества — стернны, витамины (A, D, Е), пигмен-
ты, а иногда и углеводы. Общее количество неомыляемых ве-
ществ в жирах мышечной и соединительной тканей 0.1—3%.
В жнрах рыбы содержатся в незначительном количестве сво-
бодные жирные кислоты, которые являются продуктами обмена
жиров в организме, фосфатиды (0,014—0,020%), йод, бром,
хлор, аммиак, сера.
В составе триглицеридов (нейтральных жиров) установлено
наличие 25 высокомолекулярных насыщенных и ненасыщенных
жирных кислот с различным числом углеродных атомов, но,
как правило» четным (12—26). Встречается по нескольку гомо-
логов одной и той же длины цепи, различающихся по степени
насыщенности, количеству двойных связей и т. д. Так, если
С —18, имеем олеиновою (одна двойная связь), линолевую (две
двойные связи), экорнновую (три двойные связи) кислоты. Это
определяет и большое разнообразие в составе жнра рыб в срав-
нении с составом жиров сухоземиых животных. Важной особен-
ностью их жнра является преобладание ненасыщенных жирных
кислот и наличие высокоиенасышениых кислот с 4 и 6 двойны-
ми связями, которые у сухоземных животных отсутствуют. Уста-
новлено, что содержание ненасыщенных жирных кислот состав-
ляет 79—83%, а насыщенных 17—21%. Данные о содержаинн
отдельных видов жирных кислот очень скудны. Из насыщен-
ных присутствуют каприловая н капроновая (всего около 1%),
а лауриновая — в следах.
Из фосфатидов (фосфолипидов) в рыбе прис}тствуют ле-
цитин, имеющий в качестве азотного основания холин, кефа-
лин, у которого азотной основой является кола мни, свнигомие-
лин. который вместо глицерина содержит амииоспирт свиигозин
(с двумя углеродными атомами), фосфорную кислоту н в каче-
стве азотной основы холнн. Все фосфатиды рыбы содержат по
двум остаткам жирных кислот, из которых одна насыщенная
(пальмитиновая или стеариновая), а другая ненасыщенная (ча-
ще всего олеиновая).
Лецитин может быть как в свободном состоянии, так и свя-
занным с протеинами. Он образует комплексы, названные липо-
протеидами.
Суммарное содержание фосфатидов составляет 0,38—1,1%,
в том числе лецитина 0,21—0,65%, свиигомнелииа 0,037—0,11%.
Содержащийся в лецитине фосфор составляет 5—10% общего
фосфора в мясе рыбы.
среди стерниов (одноосновные спирты, производные соедине-
ний типа фенантрена), точнее стеридов (эфиры стерииов с высо-
комолекулярными жирными кислотами: пальмитиновой и реже
стеариновой или олеиновой), наиболее распространен холесте-
рин (холестерил), который в клетках и тканях находится в сво-
бодном или связанном с протеинами состоянии (холестерннпро-
теиновый комплекс). Продуктом денатурации холестерина явля-
ется 7-дегидрохолестерин — предшественник (провитамин) вита-
мина D3. Содержание холестерина составляет 0,045—0,15%,
в том числе в свободном состоянии 0,023—0,092%.
В мясе рыб содержатся и красящие вещества, придающие
ему цвет от светло-желтого до красного. Преобладают кароти-
ноиды. В жире сардин обнаружен хлорофилл, который придает
ей аелеиоватый оттенок.
Из углеводов преобладает гликоген (животный крахмал), ко-
торый» однако, содержится в незначительных количествах
(0.05—0,085% по отношению к массе рыбы). Имеются данные
о существовании комплексов между гликогеном и протеинами
(миозин и миогеи). Глюкоза, содержание которой не превышает
38 мг%, является продуктом обмена веществ. Присутствуют
еще глюкозе- н фруктозофосфорные, фосфоглицериновая и пи-
ровиноградная кислоты. В очень небольших количествах (до
0.6 мг%) присутствуют пеитозы (рибоза и дезоксирибоза), ко-
торые являются продуктами распада нуклеиновых кислот, вхо-
дящих в состав сложных протеинов.
Ферменты представлены фосфорилазой, амилазой (разлага-
ет гликоген), фосфоферазой, АТФ-азой, протеиназой и т. д. Их
активность зависит от вида рыбы, сезона, pH, температу ры, кон-
центрации фермента и субстрата, биохимического состава и др.
Из водорастворимых витаминов установлено наличие вита-
минов В| (тиамин, аневрин), Ва (рибофлавин), Во (адермин,
пиридоксин), Bt2. Н (биотин), РР (ииацнн, или никотиновая
кислота), пантотеновой кислоты. В незначительных количест-
вах (следы) встречается витамин С. Из жирорастворимых вита-
минов присутствуют витамин А (0,5—0,9 мг%), Ds (аитирахн-
тический). Е (токоферол) и др.
Из минеральных веществ преобладают Р, К. Са, Na. Mg, S,
Cl, концентрация которых составляет десятые или сотые доли
процента (макромнисральиые вещества), и другие, содержащие-
ся в тысячных и миллионных долях процента (микроминераль-
ные вещества), — Fe. Си, Мп, Со, Zn, Mo, J.
45
Фосфор содержится в составе фосфатидов, фосфопротендов,
нуклеотидов, креатинфосфата и других продуктов белкового и
углеводного обмена. Свободная фосфорная кислота накаплива-
ется в уснувшей рыбе в результате распада аденозиифосфорной
кислоты. Общее содержание азота 0,20—0,25%.
Натрин, калий, кальции, магний н хлор содержатся в виде
растворимых в воде солей и входят в состав саркоплазмы мы-
шечных клеток, межклеточной жидкости, крови, лимфы и т. д.
Калин н кальций частично находятся в связанном с некоторы-
ми белками и миозином состоянии. Сера (0,13—0.26%) входит
в состав этих мышечных и соединительных тканевых протеинов
посредством содержащих серу аминокислот (цистин, цистеин и
метионин).
Марганец, молибден, цинк и медь входят в состав некоторых
ферментов. Кобальт является коферментом витамина В|2, желе-
зо входит в состав некоторых гормонов, а также содержится в
мясе в виде солей с хлором, бромом и фтором. Аммиак состав-
ляет 0,2—0,6 мг%, а кремний 2—4 мг%.
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СЫРЬЯ
Растительная ткань имеет клеточную структуру (рис. 1).
Клетки бывают различной формы: овальные, круглые, много-
угольные. Размер нх измеряется десятками микрон. Клетки мо-
гут плотно прилегать одна к другой и даже быть склеенными
между собой с помощью межклеточного вещества нлн приле-
гать не по всему периметру, образуя пустоты, межклеточные
пространства, заполненные воздухом.
Межклеточное вещество, цементирующее растительную
ткань, состоит из протопектина. В ряде случаев для размягчения
ткани се обрабатывают таким образом, чтобы нерастворимый
(в холодной воде) протопектин превратился в растворимую фор-
му. При этим цементирующее вещество растворяется и клетки
отклеиваются.
Каждая клетка имеет оболочку, весьма прочную, ограничен-
но растяжимую. являющуюся каркасом клетки, панцирем, при-
дающим клетке определенную форму и предохраняющим от
механических повреждений нежные, жизненно важные элемен-
ты клеточной структуры, находящиеся под ней.
Клеточная оболочка состоит в основном из клетчатки и не-
которого количества протопектина. Она имеет мелкопорнсхую
структуру и не является сзыцшшой, В ней имеются мельчайшие
отверстия, каналы, через которые, однако, свободно могут в од-
ну и другую сторону проходить молекулы воды и растворенных
в воде веществ, а также к неточный сок в целом Как принято
говорить, клеточная оболочка является проницаемой.
К неточная оболочка взрослой растительном клетки выстлана
изнутри тончайшей слизевидной тканью цитоплазменной мемб-
раны, которая свободно прилегает к обо ночке (прижимается
46
давлением клеточного сока) и обра-
зует как бы вторую, внутреннюю
оболочку клетки. Внутренняя по-
лость клетки называется вакуолью
и заполнена клеточным соком.
В некоторых видах растительной
ткани от цитоплазменной оболочки
во все стороны отходят цитоплаз-
менные нити — плазмодесмы, кото-
рые пересекают внутреннюю по-
лость в разных направлениях и да-
же проходят через клеточную обо-
лочку в соседнюю клетку, пронизы-
вая насквозь всю клеточную ткань.
Носительницей жизни клетки яв-
ляется цитоплазменная оболочка,
состоящая в основном нз белковых
веществ и некоторого количества
жнроподобпых веществ, называемых липоидами. Когда говорят,
что клетка дышит, питается и размножается, это означает, что
дышит, питается и размножается цитоплазма.
Особое значение для жизни клетки, а также для технологии
ряда пищевых производств имеет стрсктура цитоплазменной
мембраны. Она, как и клеточная оболочка, является не сплош-
ной, а пористой. Но если клеточную оболочку можно назвать
микропористой, то цитоплазменная мембрана является ультра-
мнкропористой. Отверстия в ней настолько малы, что через них
могут проходить (да и то с некоторым усилием) молекулы не-
больших размеров, например молекулы воды. Более же круп-
ные молекулы, например, таких веществ, как сахара и соли, че-
рез поры цитоплазмы пройти ие могут. Таким образом, цито-
плазменная оболочка проницаема для воды и непроницаема для
растворенных в воде веществ, или, как принято говорить, она
полупроницаема.
Прдулронинвямость лтшиазменной оболочки осложняет
протекание диффузионных и физических процессов в пищевых
производствах и обязательно должна приниматься до внимание
при построении технологического процесса хцдшзводсгва.
Представим себе (рис. 2), что в стакан налнлн некоторое ко-
личество крепкого раствора сахара, а затем осторожно прили-
ли слабый раствор сахара Если проделать эту операцию так,
чтобы не взболтать и нс перемешать растворы, то слабый рас-
твор сахара, плотность которого меньше крепкого, ляжет
поверх последнего, не смешиваясь с ним Пробные краники,
расположенные в соответствующих по высоте зонах, позволят
отобрать несколько капель сахарных растворов, необходимых
для определения концентрации сахара Анализы покажут, что,
действительно, в нижнем слое концентрация сахара составляет
60%, в верхнем — 10%. С течением времени, благодаря закону
47
Рис. 2 Днффушя саха-	Рис 3 Осмотическое
рв из крепкого раствора	отсасывание влаги из
в слабый	плодовой клетки креп-
ким раствором сахара
диффузии, в силу которого молекулы сахара будут самопроиз-
вольно перемещаться из слоя с большей концентрацией в слой
с меньшей концентрацией, верхний слон будет постепенно обо-
гащаться сахаром, а концентрация сахара в нижнем слое 6} дет
уменьшаться Так будет продолжаться до тех пор. пока кон-
центрация сахара в обоих случаях не уравняется н в данном
случае не станет равной примерно 35%.
Если теперь поместить в стакан с 60%-иым раствором саха-
ра плодовую клетку (рнс. 3), в соке которой содержится 10%
сахара, то «нормальная» диффузия, при которой молекулы са-
хара перемещались бы, как в предыдущем примере, нз креп-
кого раствора внутрь клетки, здесь произойти не может из-за
того, что цитоплазменная оболочка клетки непроницаема для
сахара Но так как диффузия является законом природы, она
будет осуществляться в отношении того вещества, для которого
цитоплазменная мембрана не является помехой, т. е воды. Прн
этом в соответствии с законом диффузии вода будет переме-
щаться от места с большей ее концентрацией к месту с меньшей
концентрацией, т. е. нз клетки наружу, поскольку концентрация
воды в клетке 90%, а в сахарном растворе — 40% - Таким обра-
зом, выравнивание концентраций здесь будет происходить за
счет перемещения молекул растворителя, а не растворенного ве-
щества Прн этом клеточный сок будет сгущаться, а наружный
енроп разбавляться Такая диффузия, осложненная наличием
полупроницаемой перегородки, называется осмосом В данном
случае получается, что наружный крепкий сахарный раствор
будет осмотическим путем «выкачивать» воду из клетки.
Поскольку цитоплазменная оболочка не приклеена к наруж-
ной клеточной оболочке, объем цитоплазменного мешочка по
мере осмотического отсасывания из него воды уменьшается
(рис. 4), и цитоплазма начинает отслаиваться от клеточной обо-
лочки сначала по углам клетки, а потом по всему периметру.
Чем крепче наружный раствор, тем большее количество влагн
будет отсасываться из клетки, тем больше будет съеживаться
цитоплазменный мешочек, пока он не соберется где-то в сере-
дине клетки в виде сморщенного комочка. Этот процесс съежи-
вания цитоплазмы называется плазмолизом. В плазмолизован-
48
ком состоянии клетка является	*
нсжнзиедсятельиой. Оиа ие	г 'Ч
погибает, ио нормальные ее II I [-) I Q I S)
функции приостанавливаются, HJ П J| I '-'J... J \
н в таком состоянии между	хх
жизнью и смертью оиа может	*
находиться чрезвычайно дол- Рис 4. Плазмолиз плодовой клетки
го, не проявляя никакой ак-
тивности. Если учесть, что все Сказанное здесь о растительной
клетке можно полностью отнести к бактериальной клетке, то
становится ясным, что, создав в пищевом продукте высокую
концентрацию сахара или соли, можно вызвать плазмолиз
микробных клеток и тем самым предохранить продукты от бак-
териальной порчн, что и применяется в практике консервирова-
ния.
Если теперь поместить плазмолизованиую клетку в чмстхю
воду, то процесс пойдет в обратном направлении. Теперь клетка
будет жадно всасывать воду и цитоплазменный мешочек будет
увеличиваться до тех пор. пока плотни не прижмется к наруж-
ной клеточной оболочке Последняя является ограниченно растя-
жимой и прн наступлении предела ее растяження поступление
воты в клетку прекратится, а сама она будет находиться в на-
пряженном состоянии, называемом тургор. В клетке возникает
давление, которое по роду вызвавшего его процесса называется
осмотическим.
Поскольку поведение веществ в растворенном состоянии во
многом подчиняется газовым законам, постольку и осмотическое
давление можно рассчитать по характеристическому уравнению
для газов рЕ — /?Г, где р —давление, кПв; V — объем данного
раствора, в котором растворен I гмоль данного вещества, л;
R— газовая постоянная [8,314 Ю3 Дж/(кмоль-К)]; Г —темпе-
ратура. К. Отсюда
Например, требуется рассчитать осмотическое давление, ко-
торое может вызвать 4%-иын раствор свекловичного сахара при
15°C. Подстановка значений R и Т не требует особых вычисле-
ний, V требуется рассчитать. V — это количество литров тай-
ного 4%-иого раствора сахара, в котором растворен 1 гмоль
этого вещества. I гмоль сахарозы С|3НпОц составляет 342 г.
Можно с некоторой погрешностью принять, что 4%-ный раствор
сахара — это такой раствор, в I л которого находится 40 г са-
хара. Тогда искомая величина V находится нз пропорции
I л-40 ।
V л—342 г.
откуда V-342'40 - 8,55 л, а р = 8,314-10 - (273+15)/8.55^
л300 кПа («3 атм).
Если учесть, что раствор сахара был весьма слабым (4%-
4 -2П5
иым), то полеченное давление следует оценить как весьма вы-
сокое.
В практике пншевых производств приходится иметь дело с
гораздо более концентрированными растворами, порядка 60—
70% и более, следовательно, осмотическое давление, которое
они могут вызвать, измеряется десятками атмосфер. Нужно
только понимать, что в самом растворе сахара никакого осмо*
тичсского давления нет, каким бы крепким он нн был, а есть
только осмотический потенциал, т. е. возможность возиикнове
ния давления, если такой раствор войдет в соприкосновение с
полупроницаемой системой, например, если в него погрузить
плод или если в него попадут микробные к1етки. Тогда на гра-
нице раствор — полупроницаемая мембрана осмотический по-
тенциал будет реализован и возникнет не потенциальное, а ре-
альное давление, величину которого можно не только рассчи-
тать. но и измерить.
При рассмотрении настоящего примера видно, что на вели-
чину осмотического давления влияют массовая концентрация и
молекулярная масса данного вещества Действительно, в при-
мере величина V—8,55 л получена как частное от деления 342
(молекулярная масса сахара Л!) на 40 г (массовая концентра-
ция его в данном растворе G). Таким образом, в общем виде
V=»Af/G. При подстановке этого выражения в формулу для рас-
чета осмотического давления получим
(2>
Отсюда видно, что осмотическое давление прямо пропорцио-
нально массовой концентрации данного вещества и обратно
пропорционально его молекулярной массе. Следовательно, при
одной и той же массовой концентрации осмотическое давление
будет больше для тех веществ, у которых меньше молекулярная
масса Так, например, осмотический потенциал 4%-иого раство-
ра поваренной соли должен быть примерно в 6 раз (молекуляр-
ная масса 58) больше, чем 4%-иого раствора свекловичного
сахара.
Осмотические процессы не только играют роль в ряде пище-
вых производств, но и сами составили предмет нового техноло-
гического процесса, получившего название «обратный осмос*.
Сущность его заключается в следующем. Если в сосуд, разде-
ленный вертикальной перегородкой (рис. 5). изготовленной из
полупроницаемого материала (пленки из синтетических поли-
меров), налить в одну половину фруктовый сок. содержащий
10% сахара, а в другую — чистую воду, то вода в силу осмоти-
ческого давления будет всасываться в ту половину, где нахо-
дится сок, и уровень жидкости в этой половине сосуда повысит-
ся. Это схема обычного, прямого осмоса. Если теперь прило-
жить к той части сосуда, где находится сок. давление, скажем,
с помощью насоса (рнс. 6), большее того, под которым вода ос-
10
мотнческн прокачивается в процессе прямого осмоса, то вода
потечет в обратном направлении, т. е. в ту половин), где нахо-
дится чистая вода. Это и будет так называемый обратный ос-
мос. Прн этом сок сгущается» концентрация сахара в нем уве-
личивается. Этот способ концентрирования фруктовых соков
выгодно отличается от обычных тепловых приемов, в процессе
которых затрачивается много энергии и ухудшается качество
продукции.
Свойство полупроницаемости цитоплазменных оболочек кле-
ток не следует понимать слишком упрощенно как наличие в
мембране физически оформленных капиллярных каналов ста-
бильного сечения. Полупроницаемость цитоплазменных мембран
связана с фнзико-хнмнческой структурой их и с той ролью, ко-
торую они играют в физиологии растений
Выше отмечалось, что цитоплазма состоит из белковых ве-
ществ и липоидов. Несмотря на крайне ничтожную толщину ци-
топлазменной оболочки, в ней все же различают 3 слоя (рнс. 7):
верхний, граничащий с воздухом, средний и нижний, гранича-
щий с вакуолью клетки, заполненной клеточным соком. Структу-
ра. состав и свойства этих слоев неодинаковы.
Липоиды» являющиеся поверхностно-активными веществами,
скапливаются в поверхностных слоях цитоплазменной мембра-
ны, образуя строго ориентированные и плотно прилегающие
друг к другу моно- н бимолекулярные ряды. Прн этом в наруж-
ном. верхнем, слое, называемом плазм алеммой, молекулы ли-
поидов обращены своим гидрофобным концом наружу, к воз-
духу, который является гидрофобным веществом. Получается
мономолекулярный ряд, своего рода «частокол» выстроенных в
строгом порядке н прилегающих друг к другу молекул, зазоры
между которыми и являются теми капиллярами микросечення,
о которых речь шла выше. Именно сквозь щели этого «часто-
кола» из липоидов и не могут «пробраться» крупные молекулы
4’	51
Рис 7. Структ)р1 цнтопчаз-
менной оболочки:
J — «ервижА слов — рлжэивлемма:
Л —ерсажжД слой — ммоолаыы- Л —
жнжижЯ слой — тояоолжет (ажлочжм
е кружочками обозначают молеку-
лы поверхмостио-атанык веже га)
растворенных в соке веществ, но могут проходить, да и то с не-
которым усилием, молекулы воды.
Еще более непроницаемым является инжннй, внутренний
слой цитоплазменной оболочки, называемый тонопластом. Он
также образован ориентированными молекулами липоидов, но
в обратном порядке — гидрофильными коицамн наружного ря-
да к клеточному соку (водному раствору запасных веществ
клетки), а гидрофобными концами к гидрофобным концам мо-
лекул второго, примыкающего к наружному,, ряда поверхност-
но-активных веществ. Получается очень мало проницаемый
двойной лниондиый слой.
Средний слой, называемый мезоплазмой, состоит нз беспоря-
дочно расположенных и находящихся в хаотическом движении
молекул белковых веществ. Этот слой является проницаемым.
Исключительно важным для понимания биологических осо-
бенностей клетки, влияющих на технологический процесс кон-
сервирования пищевых продуктов, является тот факт, что свой-
ство полупроницаемости не является стабильным атрибутом
клетки. Ойо присуще только живой, здоровой, неповрежденной
литоплазме и даже для этой последней тоже не является впол-
не постоянным. Полупроницаемость клетки, пусть в небольших
пределах, непрерывно меняется, поскольку непрерывно изменя-
ются и условия в окружающей клетку среде. Изменяются, на-
пример, температура воздуха, его состав, освещенность и многие
другие факторы. Цитоплазма, как носитель жизни клетки, чут-
ко реагирует на малейшие изменения внешней среды. Она не-
прерывно поглощает кислород нз воздуха, выделяет наружу уг-
лекислоту; вещества цитоплазмы реагируют друг с другом и с
веществами, проникающими в клетку извне; в ией непрерывно
происходят процессы обратимой коагуляции, пептизации, коа-
цервации и рассланваиня. В результате этих процессов прони-
цаемость цитоплазменных мембран непрерывно изменяется, по-
ры ее пульсируют, стаиовясь то больше, то меньше.
Но если чровеиь нестабильности клеточной проницаемости
для живой, здоровой цитоплазмы не слишком высок и колеб-
лется вокруг какого-то среднего значения, то картина совершен-
но меняется, если клетка подвергается неблагоприятным внеш-
ним воздействиям: механическим травмам, обработке высокими
или низкими температурами» ионизирующим излучением и дру-
гим экстремальным факторам. На такие воздействия клетка
52
реагирует комплексом однотипных изменений, свидетельствую-
щих о ее раздражении.
Представим себе цитоплазменную мембрану в виде пленки,
и а тян} той иа прямоугольный каркас грани клеточной оболочки.
Эта пленка пронизана тысячами тончайших капиллярных кана-
лов и является полупроницаемой. Если теперь к цитоплазмен-
ной мембране поднести нагретый до высокой температуры пред-
мет— горящую спичку, раскаленный металлический прут и
т. п.» то она испытает болевое ощущение, раздражение, подоб-
ное тому, которое испытывают животные. Но в отличие от жи-
вотных, у которых раздражение воспринимается особой нерв-
ной тканью, цитоплазма воспринимает болевые ощущения всей
своей поверхностью и, следовательно, доза полученного цито-
плазменной мембраной раздражения пропорциональна площади
ее поверхности
Животное, получив сигнал от периферической нервной си-
стемы в головной или спинной мозг, может избавиться от раз-
дражения, вызванного прикосновением к горячему предмету,
отойдя от него или отдернув лапу. Цитоплазменная же мемб-
рана, будучи хотя и живым, ио лишенным разума комочком ма-
терии, не способным к тому же передвигаться, может умернть
болевое раздражение лишь одним единственным путем —сокра-
тив инстинктивно площадь своей поверхности. А так как масса
цитоплазменной мембраны G пропорциональна произведению
площади поверхности пленки 3 на ее толщииу б н является ве-
личиной постоянной [G—f(S6)—const], то уменьшение 5 долж-
на обязательно приводить к увеличению б, т. е. к образованию
сгустков.
Нужно сказать, что стремление к самопроизвольному сокра-
щению площади поверхности коллоидных растворов вытекает нз
2-го закона термодинамики и действует независимо от того, при-
лагается к системе раздражающий фактор, нли нет.
Применительно к данному примеру с цитоплазменными
мембранами, по-видимому, можно воспользоваться одной из
формулировок 2-го закона термодинамики, которая гласит о
том, что каждая природная система стремится к своему равно-
весному состоянию, при котором запас свободной энергии ми-
ни матеи \ так как свсботная энергия А пропорциональна пло-
щади поверхности 3(Л = АЗ), то получается, что в каждой при-
родной системе имеется самопроизвольное стремление к умень-
шению своей свободной энергии, что достигается путем сокра-
щения площади поверхности.
Подходит в данном случае и та формулировка 2-го закона,
в которой отмечается, что все естественные процессы являются
переходом от менее вероятных к более вероятным состояниям.
А так как упорядоченные, строго ориентированные структуры
на поверхностных слоях цитоплазмы менее вероятны, чем хао-
тически расположенные молекулы в глубинных слоях, то и этот
момент приводит к самопроизвольному сокращению площади по-
БЗ
верхиостн с находящимся иа нем упорядоченным слоем липои-
дов.
Таким образом, применительно к коллоидно-растворенным
веществам сокращение площади поверхности вызывает сбли-
жение коллоидных мицелд. слипание их, укрупнение, в резуль-
тате чего создаются предпосылки для коагуляции.
Подобное сгущение частнц, образование узелков, сгустков
происходит в десятках тысяч точечных участков поверхности
цитоплазменной мембраны. Эти узелки оттягивают от себя бел-
ковую массу вещества цитоплазменной пленки и, следователь-
но. между этими узелками будут образовываться пустоты, поры
значительно большего диаметра, чем те, которые были в мемб-
ране до раздражающего ее воздействия. Таким образом, кле-
точная проницаемость под влиянием раздражающих факторов-
должна возрастать.
Сказанное хорошо уясняется нз схемы:
So “ Sa + Sn " const,
где — обшая площадь поверхности «рдмкк», на которую «натянута» ци-
топлазменная мембрана; $•— площадь поверхности быковых веннхтв, об-
разующих массу цитоплазменной мембраны; SB—суммарная площадь по-
верхности пор в цитоплазменной пленке.
Поскольку общая площадь поверхности «рамки» So — вели-
чина постоянная, то ясно, что уменьшение площади поверхно-
сти белкового тела цитоплазмы Sc должно приводить к возрас-
танию доли площади поверхности, приходящейся на поры $-
Итак, каким бы раздражителем ни подействовать иа цито-
плазму— механическим повреждением, высокой температурой,
электрическим током и т. п., реакция ее на эти разные раздра-
жители оказывается всегда одинаковой: вязкость ее возрастает,
степень дисперсности коллоидно-растворенных веществ умень-
шается. коллоидные мицеллы слипаются в крупные агрегаты,
между которыми образуются большие проходы. Начавшаяся
коагуляция приводит к увеличению клеточной проницаемости.
Если теперь источник раздражения убрать и если раздраже-
ние при этом ие достигло критического порога, то происшедшие
изменения становятся обратимыми: сгустки рассасываются, по-
верхность пор затягивается, проницаемость уменьшается н до-
стигает первоначального небольшого значения.
Но если критический порог раздражения был превзойден, то
происходит необратимая коагуляция коллоидов цитоплазмы»
сопровождаемая предельным возрастанием клеточной прони-
цаемости, разрывом цитоплазменной оболочки и гибелью клет-
ки. При этом вещества, находящиеся внутри клетки и раство-
ренные в клеточном соке, высвобождаются и через разорван-
ную цитоплазменную мембрану легко выходят вместе с соком
наружу. Таким образом, с физико-химической точки зрения ги-
бель живой ткани заключается в коагуляции коллоидов цито-
плазменной оболочки клеток.
54
Можно привести много примеров из повседневной практики,
которые показывают губительное воздействие на живую ткань
ряда энергичных физических воздействий, вызывающих резкое
увеличение клеточной проницаемости. Так. если погрузить ку-
сочек красной свеклы или лист красной капусты в холодную
воду, то даже при длительной выдержке вода окрашиваться
ие будет либо окрасится очень слабо: живая, неповрежденная
цитоплазма не выпускает окрашенного сока из клетки. Но
стоит свеклу или капусту нагреть до 60—70 ®С. как цитоплазма
гибнет, красящие вещества из тканн начинают свободно выхо-
дить и вода окрашивается. Другим примером может служить
яблоко (или другой плод), оттаявшее после замораживания, нз
которого сок легко вытекает прн слабом надавливании «ли
даже самопроизвольно. Это явлеиие также объясняется нару-
шением структуры цитоплазменной оболочки, происшедшим
под влиянием замерзания.
На этом свойстве убитых клеток выпускать наружу заклю-
ченные в них питательные вещества основываются многие про-
цессы в пищевых производствах, такие, как экстракция свекло-
вичной стружки горячей водой в диффузионных аппаратах нв
сахарных заводах, предварительная обработка плодов до прес-
сования на ллодокоисервиых предприятиях и др.
ГЛАВА 3
МИКРОБИОЛОГИЯ КОНСЕРВИРОВАНИЯ
ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
Микроорганизмам для их жизнедеятельности необходимы
различные вещества, которые содержатся во всех пищевых про-
дуктах растительного и животного происхождения. Использо-
вание этих продуктов микроорганизмами всегда связано с хи-
мическими и физическими изменениями самих продуктов. В ре-
зультате этого понижается биологическая ценность и ухудшает-
ся технологическая характеристика продукта, предназначенного
для консервирования. В этом случае говорят, что продукт пре-
терпел порчу, которая заметна визуально. Бывает также. что>
в результате развития соответствующей микрофлоры происхо-
дит не только ухудшение качества продукта, ио он даже стано-
вится опасным для здоровья (а иногда и для жизни) человека»
являясь причиной заболеваний или пищевых отравлении. Опас-
ность в этом случае связана с тем, что патогенные микроорга-
низмы не всегда вызывают видимую порчу продукта, которая
служит хорошим индикатором того, что данный продукт не сле-
дует употреблять в пищу. Патогенные микроорганизмы харак-
теризуются тем, что онн могут сами являться возбудителями
определенного заболевания — токснконнфекции, либо при своей
жизнедеятельности на пищевых продуктах выделять токсины»
которые могут вызвать отравление человека — интоксикацию.
Поэтому испорченный продукт всегда следует рассматривать не
только как продукт с пониженной пищевой ценностью, но и как
потенциальный источник того нлн иного заболевания или ни-
шевого отравления.
Особое внимание следует уделять микроорганизмам, вызы-
вающим специфические виды порчи консервированных продук-
тов. Если ие соблюдать необходимых санитарно-гигиенических
иорм при хранении и переработке сырья и при сохранении кон-
сервированных продуктов, то могут создаться условия для раз-
вития как возбудителей порчи, так и патогенных микроорганиз-
мов.
Существующие случаи отравления требуют уделять все
большее внимание широкому спектру микробиологических
проблем, связанных с продуктами питания, начиная с сырья и
кончая потреблением готовой продукции. Укрупнение заводов
по переработке и консервированию пищевых продуктов, введе-
ние новых технологий уборки плодов и овощей, модернизация
и интенсификация технологических процессов заставляют осо-
бенно строго относиться к соблюдению требований микроб но-
ва
логического контроля. Это справедливо не только с позиций
охраны здоровья, ио и в экономическом отношении, так как
предотвращается порча сырья и брак готовой продукции, а
одновременно с этим гарантируется более высокое качество
продукции, которое прямо влияет на экономическую эффектив-
ность соответствующего предприятия.
МИКРОБИОЛО1 ИЧЕСКЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ
МИКРОФЛОРА ПЛОДОВ
Плоды косточковые (черешня, слива, абрикосы и др-h семеч-
ковые (яблоки, груши и др.), ягоды (клубника, малина, брус-
ника, смородина, виноград и др.) и орехоплодные (орех, мин-
даль н др.) характеризуются высокой кислотностью и. соответ-
ственно, низким pH — от 2—3 у лимонов до 5 у бананов. По-
этому возбудителями их порчи являются прежде асего плесне-
вые грибы и дрожжи. Под влиянием их жизнедеятельности
плоды очень быстро портятся. Такие плоды, как малниа, абри-
косы, черешня, клубника, плесневеют при комнатной темпера-
туре менее чем через сутки. Яблоки, груши, айва устойчивы бо-
лее продолжительное время.
Плесневение — основной вид порчи плодов при хранении до
момента их переработки. Процесс плесневения ускоряется, если
плоды повреждены прн уборке или транспортировке. Повреж-
дение кожицы (кутикулярного слоя) облегчает проникновение
микроорганизмов в плод и ускоряет процессы порчи. На разви-
тие плесеней благоприятно влияют повышенные температуры,
аэрация и высокая влажность. В результате плесневения пло-
довая мякоть становится мягкой и непригодной к употребле-
нию и консервированию.
На поверхности плодов содержатся также фитопатогенные
микроорганизмы. Они нарушают естественную защитную систе-
му плодов и создают благоприятные условия для развития
сапрофитной микрофлоры, вызывающей гниение.
Rhizopus nigricans н близкие к ней виды плесеней вызыва-
ют мокрую гниль. В результате повреждения клеточных мемб-
ран сок вытекает и его атакуют другие виды микроорганизмов.
Поврежденная часть плода представляет собой влажную каше-
образную массу с острым запахом. Чаше всего поражает клуб-
нику.
Плесени семейств Gloeosporium и Sclerotinia вызывают су-
хую гииль. Поверхность плодов становится сухой, покрывается
струпьями, плоды становятся легкими и внутри пустыми.
Различные виды Fusarium, а также виды семейств Botritis,
Aiternaria, Penicillium. Trichothccium, Cladosporum и др. вызы-
вают сердцевинную гниль Этот тип порчи характерен прежде
всего для яблок и груш. Выражается он в разрушении сердце-
винной части плодов, которая приобретает коричневую окраску.
57
Плесени Gloeosporium perenuanas, G. album, G. fructigenum,
Glomerella cignulata и Trichothecium roseum вызывают горь-
кую гниль. Пораженные плоды приобретают горький вкус. При
этой порче на поверхности плодов формируются круглые жел-
то-коричневые. ярко очерченные пятна. С поверхности порча
быстро переходит в глубь паренхимной ткани. На поверхности
плодов на пораженных местах развиваются серо-желтые или
молочно-белые бугорки, содержащие споры возбудителя. Забо-
левание характерно для вишен.
Плесени семейства Sclerotinia вызывают коричневую гннль,
поражают преимущественно семечковые и косточковые плоды.
У семечковых плодов доминируют Sclerotinia fructigcnum, у
косточковых Sclerotinia laxa. На поверхности плодов появляют-
ся серо-желтые или жетто-бурые образования мицелия в виде
валиков концентрической формы. Они содержат много конидии.
Пораженные тканн размягчаются. Сначала они светлеют, а
потом приобретают темно-коричневую окраску. Кожина плода
становится твердой, приобретает окраску от темио-корнчиевой
до сине-черной, откуда и идет назван не этой порчи. Поражает-
ся весь плод. Заражение передается от одного плода другому
и это приводит к образованию очагов пораженных плодов.
Penicillium expansum, Р. oligitatrum, Р. italicum вызывают
зеленую гннль плодов, сохраняемых в хранилищах. Первая по-
ражает семечковые плоды, две другие — цитрусовые. В начале
заболевания на кожице появляются светло-коричневые стекло-
видные образования, потом паренхнма размягчается и разви-
ваются бело-серые колонки плесенн, на которых формируются
зеленые порошкообразные скопления спор. Плод приобретает
неприятный запах гнили даже в случае частичного поврежде-
ния.
Зеленая гннль вызывается также некоторыми видамн се-
мейств Claudosporium, Trichoderma и Verticillium, которые мо-
гут вызывать порчу ие только плодов, ио и овощей.
Botritis cinerea н родственные ей виды вызывают во влаж-
ное и теплое время года серую гниль. У клубники возбудитель
проникает часто в чашечку и распространяется по поверхности
плодов в виде серого мицелия высотой 1—2 мм, который и фор-
мирует многочисленные древовидные разветвленные органы
плодоношения, на концах которых сидят серые или серо-корич-
невые конндин. Пораженные плоды приобретают коричневую
окраску и засыхают. Это заболевание чаще всего поражает
клубнику.
Кроме плесеней, возбудителями порчн плодов очень часто
являются дрожжи. Обладая высокой скоростью обмена ве-
ществ. дрожжи развиваются быстрее, чем плесенн. н приводят
к более быстрой порче плодов.
В процессе жизнедеятельности дрожжи используют сахара,
многоатомные спирты, органические кислоты, углеводы, разру-
шают такие сложные природные соединения, как пектин, крах-
58
мал, ароматические вещества. Продуктами обмена явтяются
чаще всего спирт н диоксид углерода, молочная кислота. Про-
дукты метаболизма дрожжей могут использоваться как источ-
ник энергии плесневыми грибами.
Дрожжи н плесенн нетермостойки. При нагревании во влаж-
ной среде вегетативные клетки дрожжей гибнут при 50—60°C
примерно через 5 мни, а споровые формы при 70—80 °C за это
же время. Плесенн гибнут прн 100 СС после нагревания в тече-
ние нескольких минут. Вегетативные формы могут уничтожаться
и прн 62 °C через 30 мин нагревания во втажной среде. Для
уничтожения спор некоторых плесеней необходимо нагревание
до 80°C в течение 30 мин. Кониднн Aspergillus orizae гибнут
через 5 мин при 55°C во влажной среде и через 5 мни при 75 гС
в с\хой среде
Имеются, однако, н термоустойчивые споры плесеней, кото-
рые могут выдержать режимы пастеризации плодовых соков.
К ним относятся споры видов Bissochlamys, Paecilimyces, Phia-
lophora.
Бактерии также могут вызывать порчу плодов, но их дейст-
вие ограничивается низким pH (<4,5), действующим как инги-
битор. Наиболее часто возбудителями порчн плодов являются
бактерии Erwinia carotovora и Pseudomonas marginalis.
МИКРОФЛОРА ОВОЩЕЙ
Овощи — корнеплоды (морковь, сельдерей, столовая свекла,
репа и др.), луковичные (лук репчатый, чеснок и др.), листо-
вые (шпинат, салат и др.)» стебельчатые (спаржа, ревеиь и
др.), кочанные (белокочанная капуста, брюссельская капуста,
цветная капуста и др.), плоды (томаты, тыква, дыня, фасоль,
горох, перец и др.) н т. д. — по сравнению с другими пищевыми
продуктами содержат мало белков, углеводов и жиров, за ис-
ключением гороха и сухой фасоли, которые богаты протеинами
л углеводами, ио много витаминов, минеральных веществ и
клетчатки. Порча овощей вызывается теми же возбудителями,
что и порча плодов, но так как pH овощей близко к 7 (ней-
тральной области), иа них чаще развиваются бактерии.
На овощах чаще всего встречаются микроорганизмы родов
Alcaligenes, Flaxobacterium, Lactobacillus. Micrococcus, а также
плесени, средн которых наиболее типичными представителями
являются роды Penicillium. Fusarium. Xltcrnaria. Botritis. Scle-
rotinia и Rizoctonia.
На поверхности корнеплодов (моркови, свеклы и др.) имеет-
ся н большое количество почвенных микроорганизмов, вктючая
очень стойкие к нагреванию споры н бактерии родов Bacillus и
Clostridium.
Поверхность овощей является естественной зоной жизни мо-
лочнокислых бактерий, которые постоянно присутствуют на
листьях капусты, огурцах, томатах. Из почвы на овощи могут
59
попадать патогенные микроорганизмы. Наиболее часто встреча-
ется Escherichia coli, которая попадает в почву с естественными
удобрениями. Прн использовании для поливки овощей сточных
вод населенных пунктов возможно попадание на ннх н других
желудочно-кишечных патогенных микроорганизмов, например
Salmonella typhi, которая сохраняет свою жизнедеятельность в
течение 35—45 дней. Овощи могут содержать н яйца глистов,
являющихся в некоторых случаях причиной массовых эпидемий
прн потреблении в свежем виде плохо вымытых овощей.
Загрязнение овощей может происходить прн контакте с жи-
вотными, насекомыми, воздухом, тарой, руками людей, которые
убирают и транспортируют сырье, и т. д.
Так как овощи растут очень близко к почве, для них харак-
терна высокая микробиальная обсемененность, которая в неко-
торых случаях достигает миллионов микроорганизмов иа 1 см2.
В порче овощей главную роль играют бактерии. Фитопато-
гениые бактерии родов Erwinia и Xanthomonas являются воз-
будите 1ями особого вида мокрой гнили. Эти микроорганизмы
выделяют экзоферменты, которые расщепляют срединные пла-
стины растительной ткани, состоящие из пектиновых веществ,
превращают ткани в кашеобразную массу. Выделяющийся прн
этом сок является хорошей средой для развития многих видов
микроорганизмов. Так, сапрофитные виды бактернй вызывают
ослизнение и скисание овощей. Типичным возбудителем такой
порчи является Erwinia saroto\ara. Порча моркови, вызванная
этим возбудителем, обычно начинается с верхушки корнеплода,
а затем поражает его внутреннюю часть.
Sckrotinia schrotivorum — плесневый гриб, вызывающий за-
болевание. известное под названием склеротинии, или коричне-
вой, или белой гнили, наиболее типичное для моркови, репы и
других овощей. Ткани размягчаются и обильно покрываются
грибковым мн цел нем, похожим иа хлопья, с выделением мелких
капель воды в внде росы.
Грибок Rhizoctania crocorum вызывает коричневую гниль.
Он поражает морковь, репу, спаржу н другие овощи. Поражен-
ные части покрываются темно-фиолетовым мнцелнем, который
проникает глубоко в ткань.
Phomorostrupii поражает морковь, прн этом на верхушке
появляется бурое пятно круглой формы
Phoma apiicola поражает сельдерей с образованием пятен
серой или коричневой окраски.
Грибы рода Alternaria покрывают пораженные ими части
корнеплодов темно-серым мицелием. Конидии окрашены снача-
ла в коричневый, затем в черный цвет, откуда и идет название
этого заболевания — черная гниль.
Прн высокой влажности воздуха листовые овоши, стручко-
вая фасоль н зеленый горошек покрываются пятнами коричне-
вого или красно-коричневого цвета площадью до I см2. Прн
развит! болезни пятна могут сливаться друг с другом В неко-
ею
торых случаях единичные пятна выделяют серые или краснова-
тые капельки слизи. Порчу фасоли вызывает Colletotrichum
lindemu thianum, а гороха — Ascochuta pisi. Горох и фасоль
подвержены порче самыми различными видами гнилей.
Кроме бактериальных и плесневых мокрых гниений встреча-
ются серая, коричневая, белая, зеленая и другие виды гнили
овощей, образование пятен, струпьев и грибная ржавчина.
Плесень Cobletotrichum circinans поражает лук с образова-
нием поверхностных пятен от тем но-зеленого до черного цвета.
Если плесень проникает в ткань, пятна приобретают желтова-
тую окраску. Серую гниль, которая начинается около шейки
луковицы, вызывает Botritis alii. Ткани размягчаются и приоб-
ретают коричневую окраску. Если в них проникнут бактерии,
появляется мокрая гниль.
Плесени видов Alternaria и Pleospora поражают томаты и
перец, вызывая почернение поврежденных мест. Pidymella про-
никает через плодоножку и образует на эпидермисе черные пят-
на концентрической формы Аналогичным путем проникают и
Phoma destructivu, образуя внутри плода черное ядро. Плесени
Rhizopus, Mucor и Gloesporium вызывают мокрую гниль у то-
матов, попадая в плоды через поврежденные места. В образо-
вании мокрой гнили участвуют и дрожжи, переносимые мухой
дрозофилой, которая откладывает свои яйца в томатах.
Капусту поражает бактериальная мокрая гниль. Палочко-
видные бактерии Xanthomonas campcstris вызывают почернение
листьев капусты. Бактериальная мокрая гниль поражает и сами
листья, распространяясь в средней нерватуре. Плесень Alterna-
ria brassical вызывает образование черных пятен на листьях ка-
пусты, предварительно пожелтевших в результате нх пораже-
ния Peronospora brassical. Среди гнилостных заболеваний раз-
личных видов капусты чаще всего встречаются сервя гниль,
гниль Rhizopus и Rhizoctania.
МИКРОФЛОРА СЫРЬЯ животного происхождения
Порча сырья н пищевых продуктов животного происхожде-
ния под влиянием микроорганизмов ведет к изменению их
внешнего вида, запаха, консистенции и вкуса. Окисление, на-
пример, миоглобина, придающего мясу характерный красный
цвет, является причиной изменения цвета в темный или от ко-
ричневого до серого. Окисление жиров придает вкус прогоркло-
сти. Основной причиной порчи мяса, рыбы, яиц и мяса птиц, а
также продуктов, полученных нз них. являются рост и развитие
микроорганизмов: бактерий, дрожжей н плесеней.
Мясо содержит огромное число микроорганизмов. Количе-
ство их в мясных тушах даже прн хранении на холоде состав-
ляет десятки и сотни тысяч иа 1 см2. Если температура окру-
жающего воздуха достаточно высока, происходит быстрое раз-
61
витке микроорганизмов и число их на 1 см3 поверхности может
достигать многих миллионов и даже миллиардов.
Главный источник загрязнения мяса при убое животных —
это кожа крупного рогатого скота и свиней, а также ножи и
руки рабочих в цехе убоя и рвзделкн туш, воздух. Источником
загрязнения являются также внутренние органы, если допус-
тить их повреждение. В этом случае загрязняется внутренняя
поверхность туши животного. Порча обычно начинается иа раз-
резанной влажной поверхности мяса н остатках крови.
Основными возбудителями порчи мяса являются представи-
тели рода Pseudomonas. В результате их развития вкус и аро-
мат мяса изменяются в нежелательном направлении. В некото-
рых случаях возбудителями порчи мяса и мясных продуктов
могут быть внды Achromobacter. Порчу нарезвнного на куски
или измельченного мяса могут вызвать и виды Lactobacteria-
сеае. Они не содержатся в парном мясе, но ими мясо заряжает-
ся от технологического оборудования, рук рабочих и т. д. Пор-
чу мяса, прошедшего технологическую обработку, может выз-
вать .Microbacterium theromoshactum, являющийся факультатив-
ным анаэробом, подобным видам Lactobactcriaceae, но в отли-
чие от них каталазно-позитивный.
В процессе продолжительного хранения нарезанного мяса, ос-
тавленного дтя созревания прн 0сС, иа разрезанных поверхно-
стях могут развиваться плесени видов Cladosporium thamidium
или Мисог.
Скорость порчи парного мяса зависит от скорости роста н
развития бактерий. Эта скорость зависит от pH мяса, влажно-
сти, тем перат) ры. Нвнболее частым возбудитель порчи — Pseudo-
monas лучше всего растет прн pH>7. При pH 6 и ниже ско-
рость развития его сильно понижается. С этой точки зрения жи-
вотных перед убоем следует оставить отдохнуть, чтобы в мы
шечноЦ ткани накопился гликоген, который способствует обра-
зованию молочной кислоты при автолитических процессах. Это
в свою очередь приведет к понижению pH и созданию менее
благоприятном среды для развития гнилостных микроорганиз-
мов.
Возбудители порчн парного мяса — строгие аэробы. Вот по-
чему разрезанные поверхности, обеспечивающие влагой и пище-
выми веществами микроорганизмы, являются подходящим мес-
том для их развития и роста. Кроме того. они. как правило, от-
носятся к психрофильным нлн пенхротрофным бактериям. Пси-
хрофил ьные бактерии развиваются при температуре ниже О °C,
если не образуются ледяные кристаллы. Пснхротрофные бакте-
рии развиваются в процессе холодильного хранения мяса при
температуре выше О °C.
Мясо птицы, точнее кожа све же полученного мяса, может со-
держать от 100 до 1000 бактерий на 1 см*, а прн плохих сани-
тарных условиях н до 100 000. Прибавление 0.5; 50 нлн 100 час-
тей хлора на 1 млн. микроорганизмов в охлаждающую воду, со-
62
держащую лед» понижает общее их количество, ио не отражает-
ся иа колнформах и фекальных стрептококках. Хлорирование
охлаждающей воды до 200 частей на 1 млн. слабо продлевает
период хранения мяса прн 1 °C.
Если допустить развитие микроорганизмов до нх содержа-
ния 107 клеток на 1 см*. мясо становится испорченным, приоб-
ретает специфический запах.
Бактерии, находящиеся иа поверхности мяса птиц непосред-
ственно после убоя, являются представителями видов Pseudo-
monas, после более продолжительного хранения прн 0сС бак-
териальная флора состоит из представителей псевдомоиас с
присутствием главным образом иепнгментнрующнх видов. Пор-
ч\ мяса птиц вызывают следующие представители псевдомонвс:
Pseudomonas fragi, Pseudomonas putida и Pseudomonas ambi-
qua. Установлено присутствие некоторых пигментирующих видов
Pseudomonas fluorescens, а также видов Xanthomonas.
Рыбу северных водных бассейнов обычно портят микроорга-
низмы, представляющие собой грамиегативные палочки, кото-
рые включают в себя виды Pseudomonas и виды, подобные Mo-
ra veil a (Achromobacter нлн Acinobacter), а также Flavobacte-
rium. Micrococcus и Cytophaga. Вид Pseudomonas иа 40—50%
представлен Pseudomonas pellucidium, на 20—30% — Pseudo-
monas geniculatum, на 10—20% Pseudomonas pavonaceac и
Pseudomonas nigricans н на 5—10% Pseudomonas schuylkil-
liensis и Pseudomonas fluorescens. В меньших количествах при-
сутствуют виды Pseudomonas о\ alls. Pseudomonas fragi н Pseu-
domonas multistriatum.
Колннеформы и микрококковые формы являются основной
микрофлорой только что выловленной рыбы более теплых вод-
ных бассейнов.
Белые рыбы Северного океана (треска и др) портятся
Pseudomonas putrefaciens с выделением HaS из протеинов.
В треске, хранящейся 2 дня в охлажденной воде, доминируют
Achromobacter, некоторые виды Pseudomonas и Flavobacterium.
Через 5 дней концентрация вида Achromobacter нарастает, ко-
личество видов псевдомоиас остается почти постоянным, а видов
Flavobacterium — уменьшается. Через 9 дней, когда рыба ис-
порчена, количество видов Pseudomonas н Pseudomonas putre-
faciens увеличивается, a Achromobacter уменьшается. Для по-
лучения заметных органолептических изменений под влиянием
Achromobacter и Pseudomonas необходимо, чтобы их концентра-
ция достигла 107—109 клеток на I г продукта.
Принято считать, что порча начинается на поверхности тела
рыбы и в зоне головы и продукты этой порчи проникают в мясо-
н вызывают органолептические изменения. Возможно, однако,
проникновение бактерий в мясо через кожу и артериальную си-
стему. CI. botulinum типа Е может развиваться иа рыбе нз мор-
ских и пресноводных источников, ио этот микроорганизм не
успевает развиться за короткое время, необходимое для порчи
КЗ
рыбы в результате развития остальной микрофлоры. Следова-
тельно. еще до того, как Cl. botulinum может развиться, рыба
оказывается испорченной другими микроорганизмами и считает-
ся негодной для потребления.
Яйца, только что полученные, ие содержат живых бактерий
Лишь в 10% случаев установлено содержание бактерий, кото-
рые могут расти в искусственной среде. В некоторых из этих
случаев изолированы бактерии Lactobacteriaceae. ио они не вы
зывают порчн яиц Прн загрязнении микроорганизмами иа по-
верхности одного яйца могут содержаться 10я—10е микроорга-
низмов, преимущественно бактерий и плесеней.
Возбудителем зеленой гнил и яиц является Pseudomonas
fluorescens. Продуцированные пигменты флуоресцируют при об-
лучении ультрафиолетовым светом. Бесцветная гниль вызывает-
ся микроорганизмами видов Pseudomonas и ^chromobactcr. Воз-
будители розовой и красной гнили — виды Pseudomonas, проду-
цирующие нефлуореснирующне пигменты. Черную гниль вызы-
вает род Proteus (Proteus melanovogencs). Участие могут при-
нимать и виды Pseudomonas. Другие виды гннлн могут вызы-
ваться различными бактериями, в том чисто Pseudomonas. Ser-
ratia, Alcali genes и др.
Молоко, полученное даже в асептических условиях, не явля-
ется стерильным, а содержит от 100 до 1000 микроорганизмов
в 1 м.т. Чаще всего присутствуют бактерии видов Micrococcus
casoolyticus. Micrococcus freundeneichii и Streptococcus liquefa-
ciens. Посуда для дойки молока, воздух, руки обслуживающего
персонала, поверхность вымени животного являются главными
источниками микробиального обсеменения свежего молока. Ко-
личество микроорганизмов зависит от санитарно-гигиенических
условий его получения. В основном содержатся типы Strepto-
coccus lactis, виды Pseudomonas, Bacillus, Aerobacter, Escheric-
hia н некоторые другие.
Порча свежего молока наступает в определенных условиях.
Streptococcus lactis хорошо развивается в свежем молоке, ио
при температуре ниже 10 °C его рост замедляется. Он вызывает
накопление кислот (до 0.25%, в основном муравьиной» в мень-
ших количествах уксусной и пропионовой), в результате чего
молоко прокисает Изменяется н запах в результате деятельно-
сти Str. lactis var. maltigenes. Под действием Str. lactis var ho-
landicus молоко может стать тягучим или слизистым, a Str. lac-
tis var. onaxyphilus и var. tardus могут продуцировать фермен-
ты, вызывающие свертывание молокв перед тем, как оно про-
киснет.
Бактерии кишечной группы, некоторые клостридии и дрож-
жи могут вызвать брожение молока с выделением газа. Дрож-
жи Candida н Torula—возбудители подобной порчн. Виды
Micrococcus alcaligenes, Lactobacillus, Streptococcus н Escheric-
hia aerobacter делают молоко тягучим.
64
Бациллы и стрептококки вызывают свертывание молока без
прокисания Pseudomonas fluorescens и Pseudomonas fragi про-
дуцируют липазу. Если молочный жир содержит в структуре
масляную кислоту, путем ферментативного гидролиза образует-
ся масляная кислота, которая придает молоку неприятный за-
пах. Отдельные виды Achromobacter обладают этим же эффек-
том. Некоторые колибактерни тоже изменяют аромат молока,
а группа Actinomyces придает ему запах плесени.
Молоко может приобрести сиинй цвет в результате развития
в нем Pseudomonas cyncyanea, Serratia marcescens. Дрожжами
Rhodotorula glutinis молоко окрашивается в красный цвет.
В результате развития Pseudomonas synxantha у молока появ-
ляется желтый цвет, изменяется аромат.
В нормальных условиях цвет, аромат и консистенция свеже-
го молока могут изменяться, если концентрация микроорганиз-
мов в нем достигает I—10' клеток в 1 мл. Некоторые микроор-
ганизмы прн концентрации 1,3-10* — 4,9-10’ в 1 мл могут выз-
вать свертывание молока. Под влиянием Pseudomonas graveo-
lens аромат может изменяться при концентрации 5,5- 10е микро-
организмов в 1 мл молока.
Пастеризованное молоко, сохраняемое при высокой темпера-
туре, может прокиснуть в результате развития Str. lactis. Перед
этим оно может свернуться. Прн низкой температуре Str. lactis
тоже может развиваться, но очеиь медленно, поэтому молоко
не прокисает. Свертывание может возникнуть, если пастеризо-
ванное молоко сохраняется продолжительное время прн темпе-
ратурах выше точки замерзания Это происходит под действием
психрофнльных бактерий типа Pseudomonas fragi.
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
КОНСЕРВИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ
МИКРОФЛОРА СУШЕНЫХ ПЛОДОВ Н ОВОЩЕЙ
Сушеные плоды содержат 18—25% воды, сушеный вино-
град— 14—18%, а сушеные овощи около 10%.
Микрофлора сушеных плодов и овощей в значительной сте-
пени зависит от качества сырья, сорта и технологии, что пред-
определяет большие колебания в ее качественном и количест-
венном составе. Технологические процессы, подготавливающие
сырье к сушке (мойка, сульфитация, блаишировка и др), и тем-
пература сушки способствуют снижению количества микроорга-
низмов Например, при бланшировке более 90% микроорганиз-
мов погибает. Для сохранения достигнутой чистоты необходимо
сразу после блаишнровки охладить сырье и подвергнуть его
сушке с целью предотвращения молочнокислого брожения, ко-
торое может быть вызвано Lactobacillus и Leuconostoc.
Высушенные плоды нестерильны и содержат от 100 до
1000 микроорганизмов Hair — преимущественно родов Bacillus
6-205
65
н Clostridium, а также представители родов Streptococcus,
Enterobacter, Corinebacterium. Escherichia, Alcaligcnes, Pseudo-
monas. Средн плесеней преобладают виды Penicillium, Asper-
gillus и N euros рога. Так как во время сушки погибают преиму-
щественно дрожжи и вегетативные бактериальные клетки, то
в сушеных плодах остаются прежде всего бактериальные н
плесневые споры. Онн находятся в состоянии покоя, потому что
нет условий для их роста н развития из-за низкого содержания
свободной влаги н низкого значения показателя активности
воды (аг). Решающей в данном случае является роль сахаров,
которые понижают а*. Вот почему сушеные плоды всегда име-
ют более высокую общую влажность, чем сушеные овощи, при
одинаковой степени сохраняемости. Микробиальная обсеменеи-
ность сушеных плодов зависит от условий их хранения до за-
таривания, вида тары, температуры хранения, возможности до-
полнительной инфекции микроорганизмами и т. д. В результате
вторичного обсеменения сушеные плоды могут содержать и
кокковую микрофлору.
Порчу сушеных плодов вызывают преимущественно осмо-
фнльные дрожжи, которые предпочитают кислую и нейтральную
среду. В сушеных смокве и финиках онн развиваются, если об-
щее содержание влаги превышает 22%. Сливы покрываются
плесенью, если их влажность повышается, прн этом продукт
приобретает дрожжевой или винный привкус, иногда кислый
или горький. Сушеные плоды чаще всего портятся следующими
видами дрожжей: Saccharomyces rouxii и Hanseniaspora val-
byensis. Осмофнльиые плесени вызывают порчу на базе процес-
са гниения. На сливах развиваются представители Aspergillus
glaucus, а также A. niger, Xeromyces bisporus и виды Penicil-
lium, Chrisosporum. Для развития и размножения при 25 °C
X. biosporum на сушеных плодах с pH около 3.8 необходимо ми-
нимальное flr—0,605; для Chrisosporium fastidium — ar«'0,680;
а для роста Aspergillus — о»~ 0,738.
Если выпускаются сушеные плоды с промежуточной влаж-
ностью (30—40%), нх надо упаковывать сразу в целлофановые
пакеты в горячем состоянии и пастеризовать или предваритель-
но обрабатывать сорбиновой кислотой. Плоды с содержанием
влаги 3—5% надо затаривать в упаковки, непроницаемые для
водяного пара.
Обсемененность сушеных овощей часто достигает нескольких
миллионов бактерий на 1 г продукта. Чтобы предотвратить раз-
витие микрофлоры, содержание влаги в продукте не должно
превышать 10% и он должен сохраняться в помещениях с отно-
сительной влажностью ниже 70%. В таре нельзя допускать об-
разования конденсата. Срок хранения можно продлить, если
тара позволяет провести дополнительную термическую обработ-
ку после упаковки.
65
МИКРОФЛОРА ЗАМОРОЖЕННЫХ ПЛОДОВ И ОВОЩЕЙ
В замороженных плодах доминируют дрожжи семейств
Saccharomyces н Cryptococcus и плесени семейств Penicillium,
Aspergillus, Mucor, Rhizopus, Alternaria, Botritis и Fusarium.
Из бактерий преобладают представители семейств Bacillus,
Pseudomonas, Lactobacillus и Alcaligenes. Констатировано на-
личие более 100 видов микроорганизмов на замороженных пло-
дах, причем нх число н вид зависят от состояния сырья, его
предварительной технологической обработки. Продукт, заморо-
женный после прибавления сахара, содержит больше микроор-
ганизмов, чем продукт без сахара.
В микробиологическом отношении между замороженными
плодами и овощами нет больших различий. В замороженных
горохе, стручковой фасоли, цветной капусте И шпинате непо-
средственно после замораживания содержится от 1 до 100 мил-
лионов микроорганизмов на 1 г продукта. Пределом обсеменен-
ности принято считать 100 000—500 000 микроорганизмов на 1 г.
Замороженные овощи больше обсеменены, чем замороженные
плоды, ио имеется известное различие в родовом и видовом
представительстве микрофлоры. Характерно меньшее количе-
ство дрожжей и плесеней из-за более высокого pH. Встречают-
ся представители следующих родов бактерий: Corinebacterium,
Arthobacter, Enterobacter (Aerobacter), Bacillus, Flavobacterium,
Pseudomonas и др. В замороженном горохе доминируют молоч-
нокислые бактерии и Leuconostos mesenteroides, ио встречаются
также дрожжи и споры плесеней. Из замороженных гороха, фа-
соли и кукурузы изолировано 100 штаммов бактерий, 75 из ко-
торых относятся к роду Corinebacterium. Из бактерий группы
Coli-aerogenes преобладают Enterobacter aerogenes (53% всех
Coli-aerogenes). Найдены и энтерококки. Наличие CL botulinum
не установлено.
МИКРОФЛОРА СТЕРИЛИЗОВАННЫХ ПЛОДОВЫХ
И ОВОЩНЫХ КОНСЕРВОВ
Микрофлора стерилизованных консервов зависит от качест-
венного и количественного состава микрофлоры до стерилиза-
ции и летального эффекта примененного режима стерилизации.
В некоторых странах введены нормы содержания микроорганиз-
мов в продукции до стерилизации, но онн различны в различ-
ных государствах. Большая разница в нормах обсеменен ности
существует и между отдельными продуктами. Особое внимание
в этих нормах уделяется содержанию спор бацилл и клостри-
дий, которые значительно более устойчивы к высоким темпера-
турам, чем вегетативные клетки. Споры некоторых плесеней
тоже стойки к нагреванию. Так, например, споры плесени Bis-
sochlamys fulva, которая размножается на плодах н плодовых
продуктах, обладают высокой термоустойчнвостью. Их О-значе-

67
мне (подробно об этом см. в гл. 7) составляет 10 мин прн 88 СС
во влажной среде. Споры бактерий часто остаются живыми пос-
ле стерилизация, так как их D-зиаченне достигает 4—5 мия при
121,1 °C. Следовательно, большое значение для микрофлоры го-
товых консервов имеет ее качественный состав до стерилизации.
К консервам предъявляются требования промышленной и
торговой, или практической, стерильности: оставшиеся после сте-
рилизации в живых микроорганизмы не должны быть патоген-
ными нлн токсикогенными, не должны вызывать порчу консер-
вов во время их хранения прн любой температуре. Консервы
портятся только тогда, когда оставшиеся в живых микроорга-
низмы находят условия для развития и размножения. Ограни-
чивающими факторами в консервах являются низкое значение
pH, анаэробные условия, оптимальная температура хранения.
Обязательным условием прн стерилизации консервов является
полное уничтожение спор Cl. botulinum, которые наиболее стой-
ки к теплу нз всех известных до сих пор патогенных микроор-
ганизмов.
Порчу консервов могут вызывать дрожжи, плесени и неспо-
рообразующие бактерии. Дрожжи, плесенн и молочнокислые
бактерии могут вызвать порчу консервов с pH ниже 4,5. Разви-
тие дрожжей н молочнокислых бактерий вызывает бомбаж в ре-
зультате выделения СОа. Для плесеней характерна потребность
в кислороде и это затрудняет их развитие в консервах, находя-
щихся в герметичной таре. Установлено наличие спор видов
Bissochlamys fulva, Aspergillus malignus и некоторых видов
Penicillium в пастеризованной продукции. Особенно устойчивой
является форма A. malignus, аскоспоры которой были выделены
из ягодных консервов и не погибли после опытного нагревания
при 100 °C в течение 60 мни.
Другая группа микроорганизмов, вызывающих порчу стери-
лизованных консервов, — спорообразующие бактерии. Обычно
вегетативные клетки этих бактерий уничтожаются прн приня-
тых режимах стерилизации, а споры бацилл и клостридий мо-
гут остаться живыми, так как они являются одними нз наиболее
стойких жизненных форм вообще. С точки зрения требований
к температурным условиям, при которых онн развиваются, спо-
рообразующне бактерии делятся на мезофильные и термофиль-
ные. Споры их различаются термостойкостью. Споры мезофиль-
ных спорообразующих бактерий имеют различную устойчивость
к теплу в зависимости от вида, который нх продуцирует. Одни
нз них погибают при 100 °C за несколько минут, другие выжи-
вают при температуре выше 100 °C н продолжительном нагре-
вании. Порча, которую онн вызывают в консервах, характери-
зуется определенными особенностями.
В консервах из горошка, стручковой фасоли, шпината, спар-
жи и томатов порчу вызывают газообразующие аэробные ба-
циллы В. polymyxa и В. macerans. Негазообразующне виды
В. subtil is, В. megatherium и др. портят нейтральные н с лабо-
68
кистые консервы. В высококнслотных продуктах виды Bacillus
не развиваются. Анаэробные спорообразующие бактерии семей-
ства Clostridium находят хорошие условия в стерилизованных
низкокислотных консервах. В слабокислых, а иногда и в кислых
консервах развиваются Cl. butyricum и CI. pasteurianum, кото-
рые вызывают маслянокислое брожение с повышением кислот-
ности консервов, выделением COi и Hi н образованием бомба-
жа. Споры этих двух микроорганизмов не особенно термостойки
н обычно их обнаруживают в консервах, богатых углеводами я
стерилизованных прн температуре до 100 °C, — томатах, гру-
шах, яблоках, ананасах и др.
Споры мезофильных анаэробных бактерий, не образующие
кислот, более термостойки, и порча, которую они вызывают, но-
сит характер загнивания. Так, например, споры Cl. sporogenes
имеют D-зиачеиие 0,1—1,5 мин прн 121,1 °C. Этот микроорга-
низм чаше всего вызывает порчу слабокислых и нейтральных
консервов из мяса, рыбы н овощей, связанную с разложением
белков н накоплением индола, скатола, сероводорода, меркап-
тана, аммиака, водорода, COj и др. Прн накоплении больших
количеств газов возникает бомбаж банок.
Особое внимание в консервной промышленности уделяется
Cl. botulinum, который в результате жизнедеятельности выде-
ляет токсины, вызывающие у человека заболевание ботулизмом,
приводящее нередко к смерти. Выделяемый токсин — ид, дейст-
вующий на нервную систему. Он представляет собой термостой-
кий белок, который разрушается при 80 °C за 20—30 мин.
Другим опасным спорообразующнм анаэробом, выделяю-
щим токсины в пищевых продуктах, является Cl. perfringens,
который также часто служит причиной пищевых отравлений, но
не таких опасных, какие вызывает Cl. botulinum.
Наиболее стойкими к стерилизации являются споры термо-
фильных спорообразующих бактерий. Их температурный опти-
мум — около 50 °C. Это означает, что температура стерилизо-
ванных консервов при охлаждении очень быстро должна
перейти эту границу. Термофилы могут начать активную жиз-
недеятельность, когда нормально стерилизованные консервы
хранятся прн высоких температурах или идут на экспорт в тро-
пические страны. Указанные споры вызывают следующие типы
порчи:
прокисание без образования бомбажа вызы-
вается кислотообразующими бактериями. Порча — прокисание
продукта — обнаруживается после вскрытия консервов. Этот
тип порчи характерен для слабокнслых консервов (горох, дет-
ские и мясные консервы), особенно когда они содержат боль-
шое количество углеводов. В консервах с низким pH (стерили-
зованные томаты) этот тип порчи встречается реже. Вызывается
различными видами бактерий семейства Bacillus. Чаще всего из
испорченных консервов выделяют Bacillus stearothermopbilus,
В. pepo и В. thennoacidurans. Последний вид известен еще как
69
В coagulans, вызывающий свертывание молока, когда оно кон-
сервировано стерилизацией;
порча с накоплением водорода возникает преж-
де всего в иизкокнслотиых консервах. В результате этой порчн
накапливаются На и СО2, что ведет к вздутию консервных кры-
шек (возникает бомбаж банок). Вызывается спорообразующн-
мн анаэробными бактериями Cl. thermosaccharolyticum, опти-
мальная температура развития которых 50—62°C;
порча с накоплением сероводорода возникает
чаще всего в слабокислых натуральных консервах (зеленый го-
рошек). Основной возбудитель — Cl. nigrificans. Консервы,
претерпевшие этот тип порчн, имеют неприятный запах испор-
ченных яиц в результате накопления сероводорода н изменив-
шуюся окраску. Вследствие растворения сероводорода в воде,
которая содержится в банке, или образования сульфидов бом-
баж не наблюдается.
МИКРОФЛОРА СОКОВ» СИРОПОВ. ЖЕЛЕ, КОНФИТЮРА,
МАРМЕЛАДА. ДЖЕМА
Эти консервы изготовляют из плодов (за исключением то-
матного сока и других смешанных овощных соков на базе то-
матного сока), поэтому нх микрофлора определяется микро-
флорой сырья, сорта, условий выращивания, способа уборки, за-
таривания, транспортировки, хранения, мойки и т. д.
Важным моментом технологии, влияющим на микрофлору,
является мойка сырья, так как при производстве этих консер-
вов, за исключением томатного сока, не всегда применяется
бланшнровка При мойке надо удалить более 90% микроорга-
низмов, ие забывая о том, что нх содержание на немытых пло-
дах составляет от 10* до 10’ микроорганизмов в 1 г. Кроме
того, при измельчении, прессовании, осветлении и других тех-
нологических процессах создаются условия для быстрого раз-
вития неудаленных посредством мойки микроорганизмов. Низ-
кое pH благоприятствует развитию дрожжей и плесеней и прак-
тически не влияет на развитие бактерий и актиномнцетов.
На яблоках и других плодах, используемых для производ-
ства сока, а также в самих соках встречаются преимуществен-
но представители дрожжей родов Saccharomyces, Тоги lopsis,
Candida, Cryptococcus, Rhodotorula. Из плесеней преобладают
Penicillium. Geotrichum, Mucor, Aspergillus, Byssochlamys и
Phiolophora. Бактерии представлены родами Lactobacillus, Ace-
tobacter и Bacillus, реже CI. butyricum, Escherichia coli, Strep-
tococcus fecal is и другими видами.
Каждая группа микроорганизмов вызывает соответствую-
щий тип порчи плодовых соков, для которого характерны спе-
цифические внешние признаки.
Из бактерий основными возбудителями порчи соков являют-
ся кислотообразующие: молочно-, уксусио- н маслянокислые.
ТО
Соки при порче мутнеют и содержат повышенные количества
указанных органических кислот. Часто образуются и газы. Прн
развитии уксуснокислых бактерий, которые являются аэробами,
иа поверхности сока образуются слизистая пленка или при-
стенное кольцо. Возможно оседание пленки в самом соке через
определенное время.
Молочнокислые бактерии преобладают в качестве возбуди-
телей порчи плодовых соков, когда pH выше 3,5. При pH ниже
этого значения они плохо развиваются. Наряду с органически-
ми кислотами они образуют еще спирт и СО,. Некоторые из
этих бактерий потребляют имеющиеся в соке органические кис-
лоты. Так, например, Lactobaccillus brevis и Lactobacillus plan-
tarum превращают яблочную кислоту в молочную и СО,- Неко-
торые виды прн размножении в лимонном соке накапливают
ацетон и диацетил, в результате чего формируется неприятный
привкус — смесь аромата лимонной и молочной кислот.
Не исключено наличие в соках патогенных микроорганиз-
мов, вопреки низкому значению pH. В низкокислотных соках
они могут даже размножаться, а в высококнслотиых — сохра-
нять свою жизнедеятельность. Так, например, представители
Enterobacteriaceae сохраняют свою жизнедеятельность в соке
из абрикосов (pH 3,1—3,5) до 35 дней при температуре 35 °C.
Дрожжи, развитию кошрых благоприятствуют низкое зна-
чение pH соков и анаэробные условия, вызывают порчу, сопро-
вождаемую помутнением, формированием осадка на дне банки,
образованием пленки на поверхности сока, накоплением этило-
вого спирта и СО,. Наиболее опасны представители родов
Saccharomyces, Hansenula и Pichia.
Плесневые грибы, которые являются аэробами, развиваются
главным образом на поверхности сока н формируют плотную
ватообразную пленку с белым илн окрашенным мииелщ м.
Очень часто пленка опускается в продукт. Плесени родов Peni-
cilllum и Aspergillus придают сокам типичный привкус плесне-
велого продукта. Кроме того, они разлагают лимонную и аскор-
биновую кислоты и образуют глюкоиовую и щавелевую кисло-
ты, вследствие чего pH повышается и вкус сока меняется. Пле-
сени родов Fusarium н Мисог в анаэробных условиях могут об-
разовывать этиловый спирт и СО,.
Развитие плесеней сопровождается образованием токсинов
(микотоксинов), которые могут накапливаться в соке. Напри-
мер, микотоксигенный штамм A. flavus через неделю прн ком-
натной температуре накапливает 1,2 мг/мл афлотоксииа-р в
яблочном соке и 16,7 мг/мл в виноградном соке. Плесени Paeci-
lomyces variotti и нх основная форма Byssochlamys также обра-
зуют токсин, известный под названием бисохламнновой кислоты.
Aspergillus flavus, A. parasiticus также накапливают афлоток-
снны, Penicillium expansum, Aspergillus clavatis — токсин пату-
лии.
71
Порчу вызывают часто н виды Penlcillium, например, Р. по-
tatum; возбудитель порчи цитрусовых — Р. digitatum. Участву-
ют представители Cladosporium и Aspergillus. Установлено,
однако, что не все плесени, которые находятся в соках, вызы-
вают порчу. Обширными исследованиями доказано, что нз 215
изолированных культур только 8 — прямые возбудители порчн
плодовых соков.
Гарантия хорошего сохранения плодовых сиропов и концент-
ратов — высокие концентрации сухих веществ и низкое значе-
ние pH Почти единственными возбудителями порчн этих про-
дуктов являются осмофнльные дрожжи, например, Saccharomy-
ces rouxii и Hansenula anoma la. При наличии соответствующих
условий развиваются некоторые виды Schizosaccharomyces и
Deborymyces, которые могут попасть в продукт с используемым
сахаром. Эти виды вызывают брожение с образованием СОа-
Процессы протекают очень медленно, начиная с поверхности
продукта, где содержится кислород; возможно известное пони-
жение концентрации сухих веществ в результате гигроскопиче-
ского поглощения влаги пустым пространством тары. В резуль-
тате обмена веществ прн развитии микроорганизмов освобож-
дается вода, что интенсифицирует процесс порчи и способствует
распространению ее по внутренним слоям продукта.
Мармелад, желе, конфнтюр, джем, сливовый н яблочный
мусс чаще всего портятся плесенями ролов Penicillium и Asper-
gillus, осмофнльнымн видами, адаптированными к высоким
концентрациям сахаров. Их споры (конидии) прорастают на
поверхности и образуют белые колонии, которые после этого
чаще всего приобретают зеленую окраску. Наличие конденсата
иа поверхности продукта благоприятствует их развитию. Прн
недостаточной стерилизации продукта порчу могут вызвать
дрожжи нлн молочнокислые бактерии. Источником заражения
этими микроорганизмами могут быть дозирующие машины, осо-
бенно если допускаются перерывы в технологическом процессе.
ГЛАВА 4
ПРЕДОХРАНЕНИЕ СЫРЬЯ
И ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ ОТ ПОРЧИ
Порча пищевых продуктов, в частности плодов и овощей,
вызывается, главный образом, действием микроорганизмов.
Плоды и овощи, содержащие много влаги, и такие пищевые ве-
щества, как сахара, органические кислоты, азотистые, пектино-
вые вещества и т. п., являются хорошей питательной средой
для микробов. Гниение, прокисание, брожение являются мик-
робиологическими процессами.
Иногда плоды и овощи или изготовленные из них продукты
могут испортиться и в отсутствии микробов в силу различных
биохимических процессов, свойственных самим продуктам. Эти
биохимические процессы протекают прн наличии ферментов
В ряде случаев, когда созданы условия, при которых микробы
отсутствуют, а ферменты в процессе технологической обработки
остались неповрежденными, пищевые продукты также подвер-
гаются порче.
Таким образом, для того чтобы надежно предохранить пло-
ды и овощи или продукты их переработки от порчи, необходи-
мо создать такие условия их хранения либо так видоизменить
их свойства, чтобы попавшие в них мнкробы были уничтожены
или не могли развиваться и чтобы ферменты, регулирующие
биохимические процессы, были инактивированы.
ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПРЕДОХРАНЕНИЯ СЫРЬЯ
И ПРОДУКТОВ ОТ ПОРЧИ
В основу всех способов предохранения плодов и овощей от
порчи положена биологическая особенность растительного
сырья: плоды и овощи являются живыми органами растений и
как живые организмы обладают естественной невосприимчиво-
стью (иммунитетом) к различным заболеваниям. Онн защище-
ны от всякого рода внешних воздействий рядом механических,
физико-химических и химических барьеров.
Во-первых, в кожице «ли под кожицей почти всегда содер-
жатся эфирные масла и некоторые другие летучие вещества
бактерицидного действия. Таким образом, хранящиеся плоды
как бы окутаны облаком веществ, действующих на микроорга-
низмы губительно.
От проникновения микробов внутрь плодов предохраняет
кожица, довольно прочная « относительно толстая, зачастую
покрытая восковидиым налетом, инертным в химическом отно-
шении и плохо поддающимся воздействию химического и фер-
ментативного аппарата микробов.
73
Но представим себе, что часть микроорганизмов преодолела
эти барьеры н добралась до поверхности освобожденного от
кожицы плода, где в клетках находится основной питательный
материал. Внутрь же клетки микробам добраться нелегко, так
как прежде всего клетки мякоти плода плотно спаяны инерт-
ным в химическом отношении протопектином. Следовательно,
чтобы добраться до поверхности каждой отдельной клетки, нуж-
но их «расцементировать», расщепить этот связующий мате-
риал.
Микроорганизмы располагают мощным и разнообразным
ферментативным аппаратом, который переключается по мере
надобности с одного биохимического процесса иа другой.
В данном случае включаются в работу пектолитнческне фер-
менты, протопектин гидролизуется, плодовая ткань мацериру-
ется. клетки разъединяются и микробы получают доступ к каж-
дой клетке со всех сторон. Но иа этот биохимический процесс
требуется затратить немало времени. Плоды же пока продол-
жают сохраняться, порча еще не наступила.
Следующий барьер — клеточная оболочка, в состав которой
входят опять-таки трудно поддающиеся химическому воздейст-
вию целлюлоза и протопектин.
Наконец, под клеточной оболочкой находится цитоплазмен-
ная оболочка, которая тоже требует особых мер воздействия
для ее разрушения. Включаются в работу протеолитические
ферменты, белковые вещества коагулируют и последняя пре-
града на пути к клеточному соку устраняется. Прн поврежде-
нии цитоплазменной мембраны плодовая клетка погибает, на-
ходящийся в ней сок вытекает и становится питательной сре-
дой для микробов.
Таким образом, до тех пор пока плоды и овощи жнвут, онн
во многом сами себя защищают от воздействия микроорганиз-
мов без вмешательства человека.
С другой стороны, необходимо учитывать, что растительное
сырье — это только живые органы растений, которые уже отде-
лены от самого растения. Поступление извне питательных ве-
ществ в эти органы прекращено. Поэтому протекающие в таком
сырье биохимические процессы приводят только к потреблению,
расходованию ценных питательных веществ н, таким образом,
запасы этих веществ истощаются без возобновления.
Примером такого основного биохимического процесса явля-
ется дыхание плодов и овощей. В процессе дыхания органиче-
ские вещества плодов, напрнмер сахара, сгорают, окисляются,
превращаясь в диоксид углерода и воду по схеме
+ 60, —> 6СО, + 6Н.0.
При этом масса растительного сырья уменьшается, теряется
его пищевая ценность.
Следовательно, проблема консервирования, сохранения пло-
дов, овощей и продуктов их переработки сводится к регулиро-
Т4
ванню жизненных процессов, лежащих в основе явлений порчи.
Прн этом имеются в виду как биологические процессы, проте-
кающие в сырье, так и жизнедеятельность микробов.
Регулирование биологических процессов, протекающих в
сырье и микроорганизмах, и положено в основу всех сущест-
вующих методов консервирования.
Изменяя условия среды, воздействуя на сырье или на мик-
роорганизмы теми нлн иными физическими и химическими
факторами, можно добиться уничтожения нлн подавления жизни
возбудителя порчи (микроорганизма) и сохранения жизни
сырья. Можно прекратить все жизненные процессы в сырье,
не разрушая его пищевых качеств, н, устранив возбудителя пор-
чи, сохранить сырье как пищевой продукт и т. д.
Используя биологические принципы, положенные в основу
классификации проф, Я. Я- Никитинского, методы консервиро-
вания можно разделить иа три основные группы:
I —^методы, основанные вд принципе биозаг т. е. поддер-
жания Жизненных процессов в сырье и использования его естс-
ствеиного иммунитета;!
2 — методы, основанные иа принципе анабиоза, т. е. иа за-
медлении, подавлении жизнедеятельности микроорганизмов и
растительного сырья прн помощи различных физических, хими-
ческих и биологических факторов;
3 — методы, основанные и а принципе абиоза, отсутствия
жизни, т. е. на полном прекращении всех жизненных процессов
как в сырье, так н в микроорганизмах.
Как будет показано ниже, ни одни из принципов, положен-
ных в основу этой классификации, не может быть осуществлен
иа практике в чистом виде. Чаще всего те или иные методы
консервирования основываются на смешанных принципах.
Так, например, в первой группе методов, основанных иа
принципе бноза, встречаются элементы второй группы, характе-
ризующейся не поддержанием, а подавлением жизненных про-
цессов. Точно так же в группе анабиотических методов можно
различить признаки третьей группы, основанной и а принципе
отсутствия жизни. И, наконец, в группе методов, основанных ив
принципе отсутствия жизни, всегда присутствуют элементы
анабиоза.
Однако верно и то, что каждая нз групп все-таки характе-
ризуется преобладанием какого-либо одного принципа и поэто-
му классификация Я- Я. Никитинского, имеющая характер
идеальной схемы, представляет несомненные удобства н помо-
гает лучше уяснить сущность методов консервирования.
БИОЗ
Этот метод заключается в хранении плодов и овощей в све-
жем виде без какой-либо специальной обработки. Принимаются
лишь меры, направленные на поддержание нормальных жнз-
75
иенных процессов н некоторое ограничение нх интенсивности
с тем, чтобы уменьшить расход питательных веществ за счет
дыхания и снизить потери массы за счет исЬареннл влаги При
этом поддержание кормал, ных-лщ. кх процессов и ограни-
чение нх нитеисивностк сводится к определенном) "«жиму
складирования и хранения сырья Биоз_не 1 вляетс г методоч
кочсервнровтчня В обычном понимании, а лишь системой мер,
обеспечнл-юшей кратковременное сохранение плодов в свт жем
вид1' три поступлении сырой На завод,
Поежде всего следят за тем, чтобы прн укладке сырья иа
нем не было механических повреждений, отбраковывают ис-
порченные экземпляры так как поврежденный участок плода,
в котором сметены ,е барьеры иммунитета, о которых говори-
лось више, отмирает н иа нем иачднают развиваться микроор-
ганизмы. Процесс порчи, начавшийся на поврежденном участке
одного плоде, может перепроситься <а другие плоды и охва-
тить "се хранилище.
Сырье укладывают нс очень высоким слоем, чтобы доступ
воздуха к отдельным плодам не был затруднен, иначе процесс
нормального дыхания нарушится и наступи тые «вамп немое
интрамолекулярное дыхание, заключающееся . бескислородном
разложении сахаров иа спирт и диоксид углерода по схеме
СД,О, —► 2С,Н,ОН + 2СО..
ОбразующиГ-я спирт являете а ядом для цит гплазиы, от-
равляет >ашнтельиые клетки и приводит их к гибели. Поэтому
< ырье, юпбенио нежные виды, укладывают в лщикн-кляти.
ост'вляя между отдельными штабелями ящиков проходы. При
tlkom хранении имеется достаточный доступ воздуха, и дыха-
ние протекает нормально.
Если речь идет о твердых плодах, например яблоках, и хра-
нение нх запланиров шо иа относительно небольшой срок, из-
меряемый часами то можно поступиться принципом хорзшего
К ступа воздуха ради механизации процессов гр шспортировки
загрузки и разгрузки сырья. Е наст «шее врем : на ряде заво-
дов "рактнкуют храпение яблок в бункерах навалом высоким
слоем, что создает большие удобств, подл в сырт- в цех на
переработку н экономит рабочую силу.
Интенсивность процесс в дыхания и испарения влаги сильно
возрастает с повышением температуры. Поэтому нельзя хра-
нить сырье под открытым небом или в таком укрь-тни. куда
проникают прямые солнечные лучи, нлн кр( .ля и стены которо-
го легко пропускают теплоту. Скорость испареткя влаги зави-
сит вс мног"“ от влажности окружающего воздух.1 Прн слиш-
ком большой сухости воздуха будут излишние потери влаги,
пледы Сулут усыхать, терять массу.
При накоплении в и мосфере склада очень большого коли-
чества углекислоты, образовавшейся в процессе дыхания пло-
дов, нормальное дыхание сырья опять-такн прекращается со
Я
всеми вытекающими отсюда нежелательными последствиями.
Поэтому приходится следить ие только за влажностью атмо-
сферы, но н за ее газовым составом.
Наконец, поддержание нормальных жизненных процессов
в сырье требует создания условий, прн которых сырье было бы
в меньшем контакте с возбудителями порчи Для этого_храни-
лита необходимо содержать в чистоте, в отдельных случаях
плоды завертывают в бумагу.
В консервном производстве принцип биоза используется не
как самостоятельный метод консервирования, а как способ
кратковременного сохранения сырья иа первом этапе техноло-
гического процесса, иа так ивзываемых сырьевых площадка?-
На этих площадках прибывшее сырье хранят до переработки
иногда в течение нескольких суток. В этот период необходимо
принять меры, направленные на предупреждение порчи сырья
н поддержание в нем нормальных жизненных процессов.
Стремление к максимальному улучшению режима склад-
ского хранения путем регулирования температуры и состава
атмосферы приводит к такому ограничению жизненных процес-
сов, прн котором самый принцип консервирования уже изме-
няется.
АНАБИОЗ
На этом принципе основан ряд методов консервирования:
охлаждение и замораживание, создание высоких концентраций
осмотически деятельных веществ, сушка, хранение в регулируе-
мой атмосфере, маринование, спиртование, квашение и др.
Умеренный холод (способ называют холодным хранением
или хранением в охлажденном состоянии) —охлаждение сырья
и продуктов переработки до такой температуры, которая, буду-
чи иа 10—15 °C ниже комнатной температуры, ие опускалась
бы ниже минус 1—3 °C, т. е. ниже той температуры, при кото-
рой сырье и пищевые продукты замерзают. Использование уме-
ренного холода способствует значительному замедлению био-
химических процессов, протекающих в растительном сырье, а
также снижению активности микроорганизмов, большинство из
которых лучше всего развивается при 37 °C.
Особенно резко отражается температура хранения на таком
важном биохимическом процессе, как дыхание. Чем выше тем-
пература хранения, тем больше скорость дыхания и тем мень-
ше продолжительность жизни плода. С понижением температу-
ры скорость дыхания сильно замедляется, а время хранения
плодов возрастает.
На рис. 8 приведены данные Ф В Це рев и тн нова об интен-
сивности дыхания груш прн разных температурах хранения.
Подъем кривой интенсивности дыхания означает начало старе-
ния плода (начало так называемого климактерического перио-
да), а расстояние по горизонтали между начальной и конечной
ТТ
точками кривой указывает продолжительность жизни плода.
Как видно нз рисунка, прн температуре 21 °C (кривая /) кли-
мактерический подъем достигает своего максимума в течение
10—12 дней. С понижением температуры хранения интенсив-
ность дыхания постепенно уменьшается н прн температурах хо-
лодного хранения (около 0°С) продолжительность жизни пло-
да достигает 5—6 нес прн небольшом максимуме подъема ин-
тенсивности дыхания.
Снижение биологической и биохимической активности пло-
дов и микроорганизмов прн понижении температуры объясня-
ется, с одной стороны, известной зависимостью скорости хими-
ческих реакций от температуры, а с другой — тем, что цито-
плазма — носитель жизненных функций микробных и расти-
тельных клеток — наркотизируется под влиянием холода и
„проницаемость ее падает. Это происходит потому, что, стремясь
уловить остатки тепла из окружающей среды при охлаждении
ее, цитоплазма самопроизвольно увеличивает площадь своей
поверхности. А так как G~f(Sb) =const (см. предыдущую гла-
ву), толщина цитоплазменной мембраны уменьшается, оболоч-
ка растягивается, поры затягиваются и клеточная проницае-
мость уменьшается. Из-за этого падает интенсивность обмена
веществ, снижается поступление кислорода извне через сузив-
шиеся поры цитоплазменной мембраны, уменьшается подача
сахаристого сока в капиллярные каналы оболочки, дыхание
замедляется, жизнь клетки замирает, не прекращаясь совсем,
и клетка впадает в состояние анабиоза.
На рис. 9 показано изменение клеточной проницаемости X,
ткани яблок при понижении температуры. Из рисуикв видно,
что с понижением температуры падает и проницаемость (кри-
вые 1 и 3). При обратном процессе — отогревании — клеточная
проницаемость снова возрастает (кривая 2), достигая первона-
чального значения, что свидетельствует о полной обратимости
происшедших в клетке изменений. Иная картина наблюдается
78
Рис 9. Изменение клеточной проницаемос-
ти Ткани вблок прн понижении темпера-
туры
I — охдрждсияе. J — отогр*ы«ие после ожлажде-
яя:	!" морами ваяя*. 4 — ототрем ме посла
аа морам» валяя
продукты и сырье можно
при оттаивании сырья после замо-
раживания: клеточная проницае-
мость резко возрастает (кривая 4)
н достигает значений, характерных
для убитой ткани (объяснение это-
го явления см. ниже)
Метод холодного хранения дает
возможность сохранить сырье прн
минимальном изменении его нату-
ральных свойств в течение несколь-
ких недель, т. е. гораздо дольше,
чем метод бноза.
Замораживание продукта пре-
дусматривает его охлаждение до
температуры, значительно более
низкой (порядка минус 3°С), чем
соответствующая температура за-
мерзания. Замороженные пищевые
сохранять в течение многих месяцев, т. а. значительно дольше,
чем прн использовании умеренных пониженных температур.
Это объясняется не только чисто количественной разницей
в низкотемпературном уровне процессов замораживания и хо-
лодного хранения, но и тем, что в замороженных пищевых про-
дуктах большая часть влаги превращена в твердое состояние.
Поэтому микроорганизмы, питание которых происходит осмоти-
ческим путем — всасыванием жидких питательных сред, лиша-
ются возможности использовать отвердевшие пищевые продук-
ты, содержащие весьма небольшую долю влагн в жидком со-
стояния.
Температурный уровень, до которого доводят почти все за-
мораживаемые пищевые продукты, составляет минус 18°С,
так как при этой температуре подавляющее количество влагн
превращается в лед.
Для определения количества вымороженной влаги при раз-
ных температурах в специальных руководствах приводятся бо-
лее или менее сложные формулы. Однако существует довольно
простое правило, пользуясь которым можно рассчитать количе-
ство вымороженной влаги с точностью не слишком большой, но
дающей достаточное представление о порядке получаемых зна-
чений.
Установлено, что после того как достигнута точка замерза-
ния, дальнейшее понижение температуры вдвое приводит к вы-
мерзанию половинного количества оставшейся влаги. Так, на-
79
пример, если криоскопическая температура для данного про-
дукта составляет минус 2 °C, то прн понижении температуры
До минус 4 °C вымерзнет половинное количество ннек'Щ^.Ъя
влаги, т. е. 50%. При дальнейшем понижении температуры
вдвое, т. е. до минус 8 °C, вымерзнет половинное количе .во ос-
тавшихся 50% влаги, т. е. 25%, а всего к этому моменту 75%
воды превратится в лед. Произведя аналогичные вычисления,
получим, что прн минус 16 °C количество вымерзшей воды со-
ставит 87,5%, прн минус 32 °C — 93,8% и т. д.
Если проанализировать приведенный пример, получается,
что подавляющее количество влаги превратилось в лед уже прн
минус 16 °C, н вряд ли есть смысл доводить температуру замо-
раживания до минус 32 °C, поскольку получаемые прн этом
дополнительно 6% льда не могут существенно отразиться на
жизнедеятельности микроорганизмов.
Так как температура замерзания многих видов сырья и пи-
щевых продуктов бывает ниже минус 2 °C, очевидно, и было
решено, что прн минус 18 °C подавляющее количество влаги
должно вымерзать в любых пищевых продуктах. И действн-
к .„но, по данным Ф. В. Церевнтннова, при температуре минус
18 °C нз овощей вымерзает 84—91% воды, нз плодов — 71—
80%.
Необходимо иметь в виду, что прн использовании метода
замораживания сырья н пищевых продуктов принцип анабиоза
относится (да и то не в полной мере) только к микроорганиз-
мам, а плоды и овощи, как живой организм, погибают. Причин
гибели растительной клетки прн замораживании может быть
несколько: непосредственное действие низкой температуры;
обезвоживание цитоплазмы в процессе льдообразования; ядови-
тое действие повышенных концентраций ионов; механическое
давление льда на обезвоженную цитоплазму. Хотя каждая нз
этих причин имеет определенное значение, однако основной
причиной гибели клетки является последняя: в результате обез-
воживания и сближения коллоидных мицелл создаются благо-
приятные условия коагуляции прн любом раздражении н, преж-
де всего, вызываемом механическим давлением льдз, который
разрушает ткань цитоплазменной мембраны, вызывая коагуля-
цию составляющих ее коллоидов, необратимое ув< шченне кле-
точной проницаемости (см. кривую 4 иа рис. 9) н смерть
клетки.
Живые объекты, которые содержат мало воды, выдержива-
ют, не погибая, очень низкие температуры. Например, сухие се-
мена растений переносят температуру, близкую к абсолютному
нулю (—271 °C), в яйца некоторых насекомых выживают прн
минус 190 °C. Многие вегетативные формы микроорганизмов
погибают прн низких температурах, споры же, содержащие го-
раздо меньше свободной влаги, выживают, впадая лишь в ана-
биотическое состояние: низкая температура, отсутствие капель-
но-жидкой влаги мешают осуществлению осмотического пита-
80
ния микроорганизмов и замедляют биохимические реакции в
клетке Поэтому пищевые продукты  ог>т сохраняться в замо-
роженном виде долго, примерно 6—12 нес.
В замороженных плодах н овощах происходят некоторые
химические изменения: инвертируется сахароза, несколько уве-
личивает сг кислотность, снижается количество дубильных ве-
ществ. Однако эти изменения не приводят к сколько-нибудь
заметному ухудшению качества продукта. Напротив, в ряде слу-
чаев достигается боле? гармоничное сочетание пищевых ве-
ществ, чем было в сырье до замораживания, уменьшгется терп-
кость, лучше проявляется естественный аромат плодов.
Гораздо больше снижается качество замороженных плодов
н овощей «з-за гистологических изменений, происходящих при
замораживании. Дело в том, что образующийся прн заморажи-
вании лед повреждает не только цитоплазменную мембрану, но
и разрывает клеточные оболочки, обусловливающие форму
клетки. Пока сырье находится в замерзшем, твердом состоянии,
этого не видно. Но после оттаивания, особенно нежных видов
растительного сырья: ягод, плодов вишни, абрикоса, персика
и т. п., видно, что онн потеряли форму, размягчились, приоб-
рели дряблую консистенцию, нз них самопроизвольно вытекает
большое количество сока.
Особенно резкие изменения в структуре растительной ткани
происходят прн медленном замораживании, когда температура
окружающей сырье среды не намного превышает конечную
температуру замораживаемых плодов (например, если сырье
помещают в холодильные камеры с температурой воздуха ми-
нус 20 °C н замораживают плоды до достижения ими темпера-
туры минус 18°С). В этом случае по мере отвода теплоты тем-
пература растительной ткани постепенно понижается, пока не
достигнет криоскопической точки; прн этом первый кристаллик
льда образуется не внутри клетки, а в межклеточном простран-
стве. Внутри клетки находится сок, содержащий сахара и дру-
гие вещества, создающие темпер- lypny j депрессию. Межкле-
точное же пространство смочено чистой влагой, замерзающей
прн 0 °C. В том месте, где образовался кристаллик льда, полу-
чается <сухая> точка, в которой меньше жидкой влаги, чем в
окружающей среде. Поэтому благодаря разности концентраций
влаги между окружающей средой и местом, где находится кри-
сталлик, начинается диффузионное перемещение ее к послед-
нему. А так как отвод теплоты в этом случае происходит мс (-
ленно, образовавшийся кристаллик медленно <отсасывает» диф-
фузионным путем на себя замерзшую влагу, постепенно увели-
чиваясь в размере. В том месте, куда не доходит сила диффу-
зионного отсасывания влаги, создаются условия для возникно-
вения нового кристалла льда, который тоже принимается <отса-
сыватьэ влагу н постепенно увеличивается в размерах. Таким
образом, при не (ленном замораживании в ткани образуется
относительно небольшое количество крупных кристаллов льда.
6-205
81
которые своими острыми гранями повреждают клеточную обо-
лочку.
При быстром же замораживании (когда, например, плоды
обдуваются в скороморозильном аппарате воздухом, охлажден-
ным до минус 30—35 °C) образовавшийся кристаллик льд 1 еще
только начинает отсасывать на себя влагу, как из-за быстрого
отвода теплоты тотчас же создаются условия для образования
рядом с первым второго кристаллика, затем третьего и т. д.
Таким образом, прн быстром замораживании образуется мно-
жество очень мелких кристаллов. Эти кристаллы также проре-
зают клеточную оболочку и, добираясь до цитоплазменной
мембраны, повреждают ее, убивая клетку. Однако клеточная
оболочка мелкими кристаллами повреждается в значитель-
но меньшей мере, чем крупными, поэтому прн быстром за-
мораживании форма пл< дов сохраняется л; ше, чем прн
Mi ГЛсНИОХ'
Что касается микроорганизмов, то прн медленном замора-
живании количество выживших клеток больше, чем прн быст-
ром понижении температуры, однако многие из выживших мик-
роорганизмов оказываются поврежденными и впоследствии от-
мирают. Так, в опытах с Escherichia coli установлено, что если
этн микроорганизмы замораживать прн минус 79 °C, то коли-
чество оставшихся в дальнейшем живыми меньше, чем прн за-
мораживании до минус 26 °C. Однако в пробе, замороженной
прн минус 79 °C, оставшиеся в живых микроорганизмы после
окончания процесса продилжь.ш быть живыми, в то время как
в пробе, замороженной прн минус 26 °C, оставшиеся в живых
микроорганизмы постепенно умирали во время хранения замо-
роженной суспензии. Подобный эффект наблюдался и в опытах
с Pseudomonas fluorescens. В опытах промышленного замора-
живания и хранения прн различных температурах (минус 12,2;
17,8 и 23,3 °C) стручковой фасоли, кукурузы и зеленого горош-
ка установлено, что чем выше температура хранения, тем мень-
ше живых микроорганизмов.
На степень сохранения жизненных функций микроорганиз-
мов влияние оказывают вид самого микроорганизма, среда, в
которой он находится в момент замораживания, скорость замо-
раживания, температура заморвжнвання и хранения и скорость
размораживания. Прн большей скорости размораживания ос-
тается больше живых микробов. Повторное замораживание и
размораживание приводят к уменьшению количества оставших-
ся в живых микроорганизмов.
Температура выживаемости зависит от вида микроорганиз-
мов. Vibria consticolus через 12 недель лучше всего сохранил
свою жизнедеятельность прн минус 25 °C. Подобный результат
показали Esherichia coli и Serratia marcescens. Для Pseudomo-
nas chlororaphis наиболее подходящая температура для сохра-
нения жизнедеятельности былв минус 70 °C, а для Lactobacdl-
lus fermenti — от минус 50 до -ннус 70 °C.
<3
Для того чтобы консистенция нежных видов растительного
сырья меньше поврсждз..ась, их замораживают иногда в креп-
ком сахарном сиропе (30—60%). Как известно, с повышением
содержания в растворе сухих веществ температура замерзания
понижается, а следовательно, прн одной и той же конечной
температуре замораживания в плодах, находящихся в сиропе,
будет образовываться гораздо меньше льда, чем в плодах, за-
мороженных в натуральном анде. Однако н этот способ имеет
свои недостатки. Плоды, находящиеся в сиропе, несколько
сморщиваются из-за осмотического отсасывания из них'влагн.
приобретают излишнюю сладость.
Таким образом, метод замораживании позволяет сохранять
сырье н пищевые продукты значительно более длительное вре-
мя, чем метод хранения в охлажденном состоянии, однако ка-
чество замороженного сырья в ряде случаев снижается.
Следует иметь в виду еще одну особенность метода замора-
живания, которая осложняет н сдерживает его широкое при-
менение. Дело в том, что однажды заморозив пищевые про-
дукты до минус 18 °C, следует поддерживать эту температуру
до тех пор, пока продукт не попадет на стол к потребителю.
Стоит лишь, пусть на короткое время, несколько отеплить за-
мороженный пищевой продукт, хотя бы до минус 10 °C, как
микроорганизмы возвращаются к нормальной жизнедеятельно-
сти, которую уже не остановить повторным понижением тем-
пературы до минус 18 °C.
Вот почему нспользовапне метода замораживания требует
соблюдения принципа так называемой сединой холодильной
цепн>. Это означает, что на протяжении всего пути, который
проходит пищевой продукт от цеха заморозки до потребителя,
должна пролегать нигде не прерываемая «ледяная дорожка:
с постоянным температурным уровнем в минус 18 °C. В этой
холодильной цепи имеется несколько звеньев.
Первым эвеном является цех заморозки. Это звено наибо-
лее короткое, ибо время замораживания сырья, как правило,
не превышает нескольких часов.
Вторым звеном единой холодильной цепи являются холо-
дильные камеры, примыкающие к цеху заморозки, где заморо-
женная продукция должна храниться до отгрузки ее с завода.
Это звено довольно длинное, ибо здесь температуру мнну<
18 °C приходится поддерживать иногда в течение нескольких
недель — до тех пор, пока не возникнет надобвость отгрузить
замороженную продукцию по назначению. В течение всего это-
го длительного времени хранения холодильные установки долж-
ны непрерывно работать, генерируя холод, чтобы температура
находилась на уровне минус 18 °C.
Для отрузкн замороженной продукции по месту назначения
необходим специальный транспорт: железнодорожные вагоны
или автомашины, снабженные холодильными установками, поз-
воляющими поддерживать температуру минус 18 °C. Так, если
«• 83
на заводе имеется железнодорожная ветка, то к рампе холо-
дильных камер подгоняют специальный железнодорожный ва-
гон и быстро перегружают в него продукцию нз холодильных
камер. Если же железнодорожной ветки иа заводе нет, поль-
зуются специальным автотранспортом.
Следующим звеном холодильной цепи являются распреде-
лительные холодильники в том городе, куда прибыла заморо-
женная продукция. Назначение нх — снабжать по мере надоб-
ности торгующие организации. Здесь также поддерживается
стабильная температура минус 18 °C.
Следующими звеньями единой холодильной цепи являются
склады магазинов и охлаждаемые прилавки в самих магази-
нах.
И, наконец, индивидуальный потребитель, если у него нет
надобности использовать приобретенную в магазине заморо-
женную продукцню в день покупки, тоже должен иметь домаш-
ний холодильник, в котором можно некоторое время хранить
такую продукцню пусть не при минус 18 °C, но во всяком слу-
чае прн пониженных температурах.
Таким образом, применение холода — эффективный метод
консервирования пищевых продуктов, но довольно сложный н
дорогой.
Высокие концентрации осмотически деятельных веществ
способствуют плазмолизу растительных и, что особенно важно,
микробных клеток, в результате чего микроорганизмы впадают
в анабиотическое состояние и теряют способность портить пи-
щевые продукты.
В качестве осмотически деятельных веществ для консерви-
рования пищевых продуктов применяют сахар и соль. Для того
чтобы надежно сохранить этим способом пищевые продукты,
следует вызвать стойкий плазмолиз микробных клеток, а для
этого необходимы довольно высокие концентрации этих ве
шеств: не меньше 60—70% сахара или 10—12% соли (по отно-
шению их молекулярных масс 6:1).
Консервирующее действие сахара используется при изготов-
лении таких продуктов, как варенье, джем, повидло. Эти про-
дукты получаются путем уваривания подготовленных плодов с
сахарным сиропом или с сахаром. В процессе варки в резуль-
тате действия высокой температуры растительное сырье как
живой организм погибает. Погибают и те микроорганизмы, ко-
торые находились до варки в сырье и сахаре. Принцип же ана-
биоза относится к тем микроорганизмам, которые могут попасть
в готовую продукцню прн хранении ее и не могут там разви-
ваться из-за высокого осмотического давления в окружающей
среде. Полной гарантии долгосрочного хранения пищевых про-
дуктов этот метод не дает. Поэтому консервирующее действие
сахара приходятся иногда дополнять обработкой фасованных
в герметичную тару продуктов пастеризацией.
84
Консервирующее действие концентрированных растворов
cujIh используется для посолов рыбных и мясных продуктов.
Ов„ш.1 действием одной лишь поваренной соли не консервиру-
ют. одчако в некоторых случаях прн фасовке, например, томат-
ной пасты, содержащей 30% сухих веществ, в негерметичную
тару (бочки) в нее добавляют с целью консервирования 10%
соли.
Сушка также приводит к анабиозу микроорганизмов. Объ-
ясняется это тем, что нх питание происходит осмотическим пу
тем, всасыванием питательных веществ, поэтому все микробы
для своего развития требуют определенного содержания воды
в окружающей среде. Минимум влажности, прн котором воз-
можно развитие бактерий, составляет 25—30%, плесневых гри-
бов— 10—15%. Попадая в сухую среду, микробные клетки от-
дают осмотическим путем свою влагу, в результате чего про-
исходит нх плазмолиз, и прекращают свою жизнедеятельность.
При высушивании влажность овощей и плодов доводят до
8—25%, т. е. до уровня, который препятствует развитию микро-
организмов.
Плоды и овощи прн подготовке к сушке и в процессе самой
тепловой сушки проходят такую обработку, прн которой они
как живой организм погибают. Погибают прн нагревании н
микроорганизмы. Когда говорят о принципе анабиоза примени-
тельно к сушке, имеют в виду плазмолиз микроорганизмов,
которые попали на поверхность сушеных продуктов в процессе
хранения. Эти микробы сохраняются длительное время в со-
стоянии анабиоза. Если высушенный продукт увлажнить, мик-
робы вновь оживают, начинают размножаться и вызывают пор-
чу продукта.
Сушка как метод консервирования пищевых продуктов име-
ет много достоинств: технология н применяемая аппаратура до-
статочно просты; масса и объем сырья в процессе сушки умень-
шаются в несколько раз, чем достигается большая экономия
тары, площадей для хранения и транспортных средств; суше-
ные продукты не слишком прихотливы к условиям хранения, не
нуждаются в герметичной упаковке, не требуют особых храни-
лищ. Однако качество сушеной продукции, особенно плодов н
овощей, как правило, не очень высоко. Основной недостаток за-
ключается в плохой восстанавливаемости нх естественных
свойств прн вторичном оводненнн перед употреблением в пищу.
Многие виды сушеных плодов и овощей плохо набухают прн
варке, остаются морщинистыми и жесткими.
В настоящее время известны новые, высокоэффективные
методы сушки, позволяющие интенсифицировать процесс и по-
лучить сушеную продукцню высокого качества. Одним нз та-
ких методов является сублимационная сушка, прн которой
сырье самозаморажнвается в атмосфере глубокого вакуума, в
результате чего влага возгоняется, переходит нз твердого агре-
гатного состояния в парообразное, минуя жидкую фазу. Прн та-
as
ком методе сушки молекулярная структура материала мало
изменяется, высушенный материал отличается высокой пори-
стостью, первоначальные свойства сырья быстро восстанавли-
ваются при оводненнн. Высушенные сублимационным методом
пищевые продукты сохраняют первоначальный объем, цвет, за-
пах, вкус и биологическую ценность.
В то же время сублимационные установки весьма сложны и
энергозатраты в них велики. Герметичная тара для хранения
высушенных сублимационным способом пищевых продуктов
обязательна.
Хранение сырья  регулируемой атмосфере также позволя-
ет реализовать принцип анабиоза. Как уже было указано, при
доступе воздуха жизнедеятельность плодов протекает нормаль-
но. Недозрелые плоды продолжают созревать. В процессе кис-
лородного дыхания сахара окисляются, превращаясь в СО2 и
воду, и выделяется 674 ккал теплоты.
ria 1 гмоль поглощенного кислорода выделяется 1 гмоль
СО2, а так как граммолекулы всех газов занимают один и тот
же объем, то объем поглощаемого кислорода равен объему вы-
деляемого диоксида углерода.
Если хранить плоды в газонепроницаемом помещении, то
кислород нз атмосферы, содержащей 79% N2 и 21% О2, будет
расходоваться на дыхание, а взамен израсходованного кисло-
рода в атмосферу будет выделяться равный объем диоксида
углерода. Сумма объемов О2 и СО2 есть величина постоянная,
равная 21%. Если, например, кислорода в атмосфере хранили-
ща осталось 16%, значит диоксида углерода накопилось 5%.
Когда весь кислород будет израсходован, состав атмосферы
хранилища будет такой: азота — 79%, диоксида углерода —
21%. При этом начнется бескислородное дыхание, сопровож-
даемое дальнейшим накоплением углекислоты и образованием
спирта, чего допускать нельзя, ибо полное прекращение нор-
мального дыхания приводит растительную клетку к гибели
Давно было замечено, что если в атмосферу хранилища вве-
сти диоксид углерода в таких количествах, при которых интра-
молекулярные явления еще не наступают (до 10%), то дыхание
плодов не прекращается совсем, а только замедляется. Благо-
даря этому замедляется расходование питательных веществ
клетки, и срок хранения сырья в такой видоизмененной, нлн,
как говорят, модифицированной, атмосфере удлиняется.
Точно так же влияют повышенные количества углекислоты
в воздухе и на микроорганизмы.
Отсюда и возник метод консервирования, заключающийся
в хранении растительного сырья в атмосфере с пониженной
концентрацией кислорода, содержащей диоксид углерода. Этот
метод, впервые разработанный в СССР школой проф. Никитин-
ского, первоначально получил название газового хранения.
Раныш считали, что оптимальный состав модифицирован-
ной атмосферы может быть представлен газовой смесью сле-
ва
дующего состава (в %): Ns —79. Ог — U, СО; — 10. При этом
создание нужной концентрации диоксида углерода в хранили-
ще достигалось не введением газа извне, а за счет физиологи-
ческой активности сырья, синтезирующего СО2 из запасных ве-
ществ клетки. Такой состав газовой среды иногда применяется
и в настоящее время.
Дальнейшие исследования ученых в нашей стране
(Л. В. Метлнцкнй, А. А. Колесник и др.) и за рубежом пока-
зали, что в разных случаях для разных видов плодов, даже для
разных помологических сортов одного и того же вида сырья
оптимальный состав модифицированной атмосферы меняется.
Прн этом можно получать газовые смеси разного тнпа.
С одной стороны, можно получать так называемые нормаль-
ные газовые смеси, в которых суммарное содержание кислоро-
да н диоксида углерода соответствует приведенному выше сте-
хиометрическому расчету, т. е. 21%. В пределах этой суммы
кислород варьируется в интервале 11—16%. СО2—от 5 до
11%, количество азота остается неизменным — 79%.
Позднее было установлено, что в ряде случаев оптимальны-
ми являются газовые смеси, в которых сумма Ох и СОх мень-
ше 21%. Такие смеси называют субнормальными. Наибольшее
распространение имеют субнормальные смеси, в которых содер-
жится 3—5% кислорода. 3—5% диоксида углерода и 90—94%
азота.
Субнормальные газовые смеси уже нельзя получать только
за счет физиологической активности сырья и естественной вен-
тиляцнн хранилища. Если, например, необходимо снизить со-
держанке кислорода до 5%, значит, количество диоксида угле-
рода должно возрасти за счет процесса дыхания до 16%. Сле-
довательно, прн необходимости снизить также и содержание
СОх в смеси, напрнх-ер до 5%, необходимо избыток СОх связать
с каким-нибудь химическим поглотителем. Для этого составля-
ют схему: камера хранения — скруббер (поглотительный аппа-
рат) — камера хранения. Воздух нз камеры хранения, обеднен-
ный кислородом и обогащенный СО?, прокачивают через скруб-
бнрующее устройство, где избыток СО2 связывается с химиче-
ским поглотителем, например гидроксидом натрия или пота-
щен, откуда воздух снова подается в камеру хранения. Прн
этом образуется бикарбонат натрия (NaOH + COx—«-NaHCOx)
или бикарбонат калия (КхСОэ+СОх+НхО—«-2КНСО1). В рас-
смотренном примере можно добиться получения газовой смеси
следующего состава (в %): О2 — 5. СО2 — 5, Nx — 90. нлн же
любой другой, в которой сумма Os и СОх меньше 21%.
Субнормальные газовые смеси можно также создавать пу-
тем подачн их в камеру хранения из каких-либо внешних источ-
ников, например из специальных газогенераторов или балло-
нов.
В нормальных газовых смесях основным консервирующим
фактором является накопление в атмосфере довольно зиачи-
87
Таблица I
Государство	Температура храаеымя я&ао*, •С	Состав актаввы! «омпогдятоа газовое среди. %	
		о, I	со,
Франция	2-3	3	3-5
США	1	3	2
НнДОр 1ЖНДЫ	3	10—11	10
Швейцария	2	13	8
тельных количеств СО2. Снижение же концентрации кислорода,
которое не очень значительно (до 11%), практически не влияет
на процесс дыхания.
В субнормальных же смесях тормозящее действие на про-
цесс дыхания оказывает не только накопление в атмосфере хра-
нилища определенного количества СО2, которого раньше в воз-
духе не было, ио и резкое снижение — до 3—5% — количества
кислорода, в результате чего замедляется процесс созревания
плодов и, следовательно, стабилизируется иа невысоком энер-
гетическом уровне жизнедеятельность сырья.
В настоящее время термин <газовое хранение* для этого
метода консервирования не применяют. Чаще всего этот метод
именуется хранением в регулируемой атмосфере, в регулируе-
мой газовой среде, в контролируемой или модифицированной
атмосфере.
Обычно применение субнормальных газовых смесей сочета-
ют с использованием пониженных температур порядка 0—
5 °C.
Бывают также субнормальные газовые смеси, в которых во-
все нет СО2, а имеется всего 3—5% кислорода, остальная мас-
са приходится на азот.
Необходимо отметить, что хотя хранение плодов в регули-
руемой атмосфере позволяет довести срок хранения плодов до
6—8 мес. однако широкое распространение в промышленности
осложняется крайней *капрнзностью> сырья в отношении оп-
тимального состава газовых смесей. Здесь имеет значение не
только вид сырья, помологический сорт его, ио и весьма неста-
бильные от сезона к сезону местные условия выращивания.
В результате, по данным Л. В. Метлнцкого, для одного и того
же сорта яблок Голден Делншес в разных странах установлен
неодинаковый оптимальный состав газовой среды (табл. 1).
Для яблок различных сортов Международная организация
по стандартизации (ИСО) рекомендовала различные оптималь-
ные по составу газовые среды и режимы хранения (табл. 2).
Следует иметь в виду, что регулирование газовой среды за
счет дыхания, хотя и является относительно дешевым и прос-
тым процессом, требует продолжительного времени для потреб-
ления лишнего кислорода я выведения камеры на надлежащий
88
Таблица2
Сорт вблм	Температ7рв	Состав гаговоЯ среды. %			Срок крат- вив, ывс.
	хравамвя, “С	со.	1 °» 1	N	
БремлеЁ Скдлнет	3	4	8-10	11-13	79	6-8
Пепкк	оранжевый Кокса	з-ч	5	3	92	4—6
Голден Делишес	0	10	11	79	7-8
Джонатан	3—4	8-9	12-15	79	7
Старкинг	0	5	3	92	8
Cvnep Лакстона	4.5	10	3	87	6—7
Мекнитош	3,5	5	3	92	6—7
	3.5	7	14	79	5—ь
Вистом	2-3	7	14	79	8-9
Бель де Боскуп	4	7	14	79	6-8
Ричард Вннесап	0	5	2	93	6—8
	0	10	11	79	6-7
Стеймак	0	5	2	93	6—а
Вннеса®)	8	5	2	93	6-8
режим. Так, для яблок необходимые параметры достигаются
через 10 дней, для груш — через 5 дней.
Существует еще один вариант применения регулируемой ат-
мосферы — это хранение растительного сырья в селективно-про*
ннцаемых пленках. Способ заключается в том, что плоды упа-
ковываются в полиэтиленовые пакеты вместимостью 1—3 кг,
ящики с полиэтиленовыми вкладышами вместимостью 25—
30 кг нлн в полиэтиленовые контейнеры — мешки с диффузион-
ными вставками нз другого синтетического материала, являю*
шегося селективно-проницаемым для газов, вместимостью 300—
1000 кг. Поскольку полиэтиленовые пленки неодинаково (селек-
тивно) проницаемы для различных газов — как правило, для
диоксида углерода больше, чем для кислорода, — образующий-
ся при дыхании СО2 выходит нз пакета или контейнера в боль-
шем количестве, чем кислород, вследствие чего в емкостях соз-
дается вакуум. Прн этом пакет сжимается, а парциальное дав-
ление азота увеличивается. А так как пленка полиэтилена для
азота проницаема, то он выходнт нз пакета, вакуум в котором
настолько возрастает, что давлением наружного воздуха пленка
пакета прнжнмается к плоду. В результате в таких емкостях
создается модифицированная мнкроатмосфера, которую в из-
вестной мере можно регулировать, подбирая пленки с различ-
ной селективной проницаемостью для газов, сортй и количество
плодов» а также температуру в хранилищах.
Итак, хранение плодов и овощей в регулируемой атмосфе-
ре основано на анабиотическом состоянии, в которое впадают
как микроорганизмы, так и растительное сырье под влиянием
диоксида углерода и пониженного содержания кислорода в ат-
мосфере.
Модификация атмосферы используется также для консерви-
рования сырья животного происхождения и продуктов перера-
89
бот к и сырья. Так, срок хранения мяса и мясопродуктов можно
существенно продлить при сохраненнн качества повышением
концентрации СО,. Эффект обусловливается подавляющим дей-
ствием СО2 иа жизненные функции микроорганизмов и процес-
сы окисления, в том числе и прогоркание.
Если говядина сохраняется при температуре от —1 до
—1,5 °C и поддерживается концентрация СО, 10—20%, срок
хранения составляет 70 дней вместо 45 дней в обычной атмо-
сфере воздуха. При хранении свнннны рекомендуется концент-
рация СО, 25—50%, более высокие концентрации вызывают из-
менение цвета, появление коричневых оттенков. Если сохранять
бекон при 5 °C и 100% СО,, срок хранения увеличивается
вдвое. Очень хороший эффект получается прн хранении сосисок,
если концентрация СО, равна 50%. Если говяжье и свиное мя-
со хранить прн 3—7 °C в течение 6—8 дней, рекомендуются сле-
дующие условия: азотная атмосфера, содержащая меньше 0,5%
кислорода; 70% СО, я 30% обыкновенного воздуха; 90% азота
и 10% СО,.
Мясо птиц хорошо хранится в атмосфере с 25% СО,, но
прн этом изменяется его цвет и появляется посторонний запах.
Чтобы избежать этих отрицательных явлений, необходимо кон-
центрацию СО, уменьшить до 15%.
Если содержание СО, в атмосфере составляет 50—100%, а
температура близка к 0°С, срок хранеиня рыбы удваивается,
так как в этих условиях сильно задерживается рост бактерий,
которые являются возбудителями порчн свежей рыбы.
Яйца рекомендуется хранить в атмосфере с 0.5% СО,. Мож-
но также покрывать яйца слоем минерального масла, что более
выгодно прн одном и том же результате.
Маринование, спиртование, квашение и спиртовое броже-
ние — методы консервирования, основанные иа невозможности
большинства микроорганизмов, особенно гнилостных, вызываю-
щих порчу плодов и овощей, развиваться в кислой среде или
в среде, содержащей спирт.
При изготовлении маринадов подготовленные плоды и ово-
щи заливают раствором уксусной кислоты, содержащим сахар
и соль (бывают маринады на основе молочной кислоты).
Основным консервирующим началом при этом является уксус-
ная кислота, содержанке которой в различных маринадах ко-
леблется от 0.6 до 1,2%. Эти небольшие концентрации уксусной
кислоты ие могут полностью воспрепятствовать развитию пле-
сеней, уксуснокислых бактерий и других микроорганизмов, вы-
зывающих порчу плодов и овощей, поэтому маринование само
по себе не может сохранить продукт надолго. Для увеличения
срока хранения маринованные продукты фасуют в герметично
укупориваемую тару и пастеризуют (или хранят при понижен-
ных температурах). При этом изменяется самый принцип кон-
сервирования, который в таком случае сводится уже ие к ана-
90
бнозу микробов, вызванному действием кислоты, а к уничтоже-
нию микробов с помощью высокой температуры.
Квашением принято называть такой процесс обработки ово-
щей и плодов, при котором в результате действия молочнокис-
лых бактерий имеющийся в сырье сахар сбраживается в молоч-
ную кислоту по схеме С<Н|2О«—>-2CHsCHOHCOC)H. Накапли-
вающаяся в процессе брожения молочная кислота и предохра-
няет продукт от порчи.
Таким образом, в отличие от маринования, консервирующее
начало не вносится в пищевой продукт извне, а создается из
<иедр> самого сырья путем молочнокислого брожения.
Термин «квашение» обычно используют применительно к ка-
пусте. В отношении огурцов и томатов пользуются термином
«соление», а квашеные яблоки называют «мочеными». Все
это — продукты, консервированные с помощью молочнокислого
брожения.
Квашение капусты и соление огурцов производится либо
самопроизвольно — на «своих» молочнокислых бактериях, ко-
торые всегда имеются в эпифнтиой микрофлоре перерабатывае-
мого продукта, либо путем введения чистой культуры молочно-
кислых бактерий.
Прн квашенин необходимо создать такие условия, прн ко-
торых молочнокислые бактерии получили бы свободный доступ
к сахаристому соку, находящемуся в клетках растительного
сырья. Поэтому к подлежащим квашению овощам добавляют
поваренную соль в сухом виде (при квашенин капусты) нли
в виде 7—8%-ного раствора (при квашении огурцов), чтобы
вызвать плазмолиз клеток и осмотическое отсасывание из них
сока. Прн этом овощи покрываются соком, в котором начинают
быстро размножаться и сбраживать сахар молочнокислые бак-
терии. Соль нужна и как вкусовое средство. Она оказывает
также некоторое консервирующее действие.
Почти все виды овощей могут бродить под действием мо-
лочнокислых бактерий. Овощи содержат сахар и являются
очень хорошимч субстратами для роста и развития молочно-
кислых бактерий, а также других микроорганизмов, находящих-
ся иа поверхности плодов и овощей.
Молочнокислое брожение овощей вызывается бактериями
видов Leuconostoc mesenteroidcs. Lactobacillus brevis, Pediococ-
cus cerevisiae и Lactobacillus plantarum. Направление процесса
брожения регулируется условиями среды, количеством н видом
микроорганизмов, санитарными условиями, концентрацией соли,
температурой, хорошим покрытием поверхности бродящего про-
дукта.
Прн резке овощей разрезанная поверхность покрывается
клеточным соком и тем самым создаются хорошие условия для
развития, например, Leuconostoc mesenteroides. Эти формы про-
дуцируют СО2, молочную кислоту, уксусную кислоту н этило-
вый спирт, которые быстро понижают pH, чем ингибируются
Я
нежелательные микроорганизмы к активность ферментов, кото-
рые размягчали бы овощи. СО3 вытесняет воздух и создает
анаэробные условия, которые стабилизируют аскорбиновую кис-
лоту « естественный цвет овощей Эти микроорганизмы превра-
щают лишние сахара в манн тол и декстран — соединения, ко-
торые не могут сбраживаться другими микроорганизмами, за
исключением молочнокислых бактерий. У маннтола и декстра-
на отсутствуют свободные альдегидные и кетогруппы, которые
реагировали бы с аминокислотами и вызывали бы потемнеине
продукта.
Сложные нзмеиеиня, происходящие в овощах во время их
брожения, обусловлены развитием различных видов молочно-
кислых бактерий. Их начальное развитие зависит от наличной
микрофлоры на овощах, коицеитрацни сахаров и соли, а также
от температуры. Роль Leuconostoc mesenteroides бесспорна, но
роль других молочнокислых бактерий тоже велика. Lactobacil-
lus plantarum — вид, который продуцирует высокие концентра
цнн молочной кислоты и вместе с Pediococcus cerevisiae играет
основную роль в процессе брожения и особенно самого рассола.
Lactobacillus brevis специфичен и обладает способностью сбра-
живать и пентозы.
Как отмечалось, выделение газов в начале процесса броже-
ния обусловлено деятельностью Leuconostoc mcscnteroides. Не
исключено и выделение внутритканевых газов. Позже Lactoba-
cillus brevis может продуцировать газ.
Кислотности порядка 1—1,2%, вычисленной по уравнению
образования молочной кислоты, можно достичь при сухом по-
соле н брожении овощей в результате деятельности Leuconostoc
mesenteroides. Меньшие количества кислоты (0,4—0,6%) полу-
чаются, если используется солевой раствор, так как в этом слу-
чае буферная мощность среды меньше. Lactobacillus brevis,
иногда и Pediococcus cerevisiae, а все время Lactobacillus plan-
tarum будут развиваться спонтанно после начального этапа
брожения, если температура является подходящей. Кислотность
порядка 2—2,5% достигается при сухом посоле овощей, если
налицо достаточное количество сахара.
Следует иметь в виду, что если содержание соли в овощах
прн работе с рассолом растет быстро, ее ингибирующее дейст-
вие может приостановить продуцирование кислоты прн более
низких концентрациях самой соли. Прн работе с рассолом про-
дуцированная кислота и выделенный СО? создают неблаго-
приятные условия для развития нежелательных аэробных мик-
роорганизмов.
Виды Leuconostoc mesenteroides способствуют развитию ти-
пичного вкуса этих продуктов, образуя кислоты, спирт и другие
вещества. Кроме того, онн создают условия для развития дру-
гих молочнокислых бактерий типа Leuconostoc mesenteroides.
Lactobacillus brevis часто Pediococcus cerevisiae и Lactobacillus
plantarum. Иногда на более поздних стадиях присутствуют
22
штаммы Streptococcus faecalis. Характерный аромат, вкус и
консистенция продукта зависят от вида « сорта сырья, от изме-
нений, происходящих под влиянием микробных ферментов и
ферментов самого сырья, а также от взаимодействия, которое
происходит между компонентами во время брожения
Спиртование применяется как метод консервирования пло-
довых соков. Спирт, однако, не обладает сильным консервирую-
щим действием и для того чтобы предохранить пищевой про-
дукт от порчи, требуются довольно большие концентрации его.
Так, дрожжи полностью прекращают свою жизнедеятельность
прн содержании спирта в среде не меньше 16%.
Прн спиртовом брожении благодаря деятельности винных
дрожжей, имевшихся в эпифнтной микрофлоре сырья нлн внесен-
ных в виде чистой культуры извне, происходит разложение са-
хара с образованием спирта по схеме QH^Oe—>2СО2+
+2С2НьОН. Образующийся спирт предохраняет продукт от пор-
чи. Такны образом, в отлнчие от спиртования, консервирующее
начало не вносится извне, а образуется из <недр> пищевого
продукта с помощью биохимического процесса — спиртового
брожения.^
Следует иметь в виду, что квашение и спиртовое брожение
можно причислить к методам консервирования плодов и ово-
щей лишь с известной условностью, так как в результате про-
цессов брожения происходит сильная денатурация исходного
сырья и получение совсем нового продукта. Кроме того, самая
цель такой обработки заключается фактически не в консерви-
ровании, а в получении нового продукта с определенными же-
лаемыми свойствами: столовое вино — это не консервированный
виноградный сок и изготовляется оно не для того, чтобы сохра-
нить впрок этот сок, точно так же как капусту квасят не для
того, чтобы ее законсервировать, а для того, чтобы получить
закусочный продукт или приправу ко второму обеденному блю-
ду. Однако, будучи изготовленными, эти продукты действитель-
но сохраняются благодаря анабиотическому подавлению мик-
робов с помощью кислоты нлн спирта.
АБИОЗ
На принципе абноза, т. е. прекращения жизнедеятельности
клеток сырья и микроорганизмов, основано много методов кон-
сервирования тепловая стерилизация, применение электриче-
ского переменного тока высокой и сверхвысокой частоты, анти-
септиков. антибиотиков к др.
Тепловая стерилизация — обработка продукта высокой тем-
пературой — приводит к смерти микробных клеток в результа-
те необратимых изменений в протоплазме, белкн которой коа-
гулируют, что ведет к разрыву цитоплазменной оболочки. Инак-
тивируются прн тепловой обработке и ферменты, сохранившиеся
в продукте к началу стерилизации. Таким образом, возбуди-
93
телн порчн, находящиеся внутри консервных баном, прн тепло-
вой обработке уничтожаются, а находящиеся в окружающей
среде благодаря герметичности тары внутрь попасть не могут.
Поэтому законсервированные этим способом пищевые продукты
могут сохраняться в течение многих лет.
Закономерности отмнрання микроорганизмов прн высоких
температурах н техника тепловой стерилизации описаны в гла-
вах 7—10.
Метод консервирования тепловой стерилизацией является
основным в промышленности и наиболее надежным средн всех
методов сохранения пищевых продуктов. На нем базируется
специализированная отрасль пищевой промышленности — кон-
сервная.
Если изыскать оптимальный режим стерилизации, химиче-
ские изменения в пищевом продукте будут минимальными. Ми-
нимальными будут и изменения естественных свойств сырья,
если ие считать некоторого размягчения тканей. В этом смыс-
ле тепловая стерилизация продуктов в герметичной таре выгод-
но отличается от таких методов консервирования, как посол,
квашенне, варка с сахаром и сушка.
Готовые консервы могут храниться в обычных складах и
перевозиться в обычных железнодорожных вагонах и на авто-
машинах. В этом — большое преимущество стерилизации перед
хранением в регулируемой газовой среде, охлаждением и за-
мораживанием.
Наконец, этим методом можно сохранить сырье животного
и растительного происхождения в любом виде: в натуральном,
в внде любых заготовок н блюд. Следовательно, этот метод пре-
восходит остальные я по универсальности.
Принцип абноза в этом методе соблюден как в отношении
микроорганизмов, так и в отношении консервируемого сырья.
Клеточная проницаемость растительной ткани, характерная для
убитой клетки, достигается прн температуре 60—70 °C за не-
сколько минут, а прн более низких температурах (50 и даже
40 °C) за счет удлинения времени прогрева.
Применение электрического переменного тока высокой (ВЧ)
и сверхвысокой частоты (СВЧ) представляет собой одни нз
особых вариантов тепловой стерилизации пищевых продуктов.
Если пищевой продукт поместить в электрическое поле пере-
менного тока высокой частоты, происходит поглощение электри-
ческой энергии структурными элементами продукта, которые в
результате переменной поляризации приобретают колебатель-
ное движение, преобразуемое благодаря внутреннему трению
в теплоту. Поскольку поглощение электрической энергии проис-
ходит одновременно всем объемом продукта, продукт разогре-
вается быстро к не от периферии к центру, как в обычных спо-
собах передачи теплоты, а одновременно и равномерно по все-
му объем} Нагрев продукта в поле ВЧ происходит примерно
за 1,5—2 мин, в то время как обычный способ нагрева консер-
М
bob требует десятков минут. Скорость разогрева пищевых про-
дуктов в поле ВЧ связана с так называемой мощностью рассей*
вания электроэнергии, которую можно определить нз уравнения
Рв0.555£*/еивЮ“*.
где Р —удельная мощность рассеивания, Вт/м»; Е — градиент напряженно-
сти. В'и; / — частота токд. Гн; в — диэлектрическая проницаемость материа-
ла, Ф;Ый tgft—тангенс угла дньлеггрнческнк потерь.
Произведение диэлектрической проницаемости на тангенс
угла потерь называют фактором потерь, или коэффициентом
поглощения, который дает представление о возможной интен-
сивности нагрева. Поскольку эта величина зависит от электро-
физических свойств пищевых продуктов, которые неодинаковы
для разных объектов, при высокочастотной обработке возмо-
жен селективный нагрев, т. е. неодинаковая скорость разогре-
ва неоднородного по своей структуре продукта. Эту особенность
ВЧ-нагрева следует учитывать прн изыскании параметров про-
цесса, с тем чтобы гарантировать однородность разогрева про-
дукта при тепловой обработке.
При применении ВЧ-нагрева для стерилизации консервов
используется радиочастотный диапазон электромагнитных волн
порядка 20—30 МГц. Прн этом консервная банка помещается
между двумя металлнческнмн пластинами, играя роль конден-
сатора в электрическом колебательном контуре лампового гене-
ратора высокой частоты.
Кратковременный эффективный нагрев позволяет получать
консервы высокого качества, особенно в тех случаях, когда при
обычной стерилизации качество ухудшается из-за разваривания
плодов (компоты).
Еще более эффективен сверхвысокочастотный нагрев. При-
менение микроволновой энергии частотой 2400 МГц дает воз-
можность осуществить непрерывный процесс стерилизации на
конвейере в рабочей камере, куда электрическая энергия, гене-
рируемая магнетронами с вращающимся магнитным полем, по-
дается через волноводы без необходимости зажимать продукт
между обкладками конденсатора. При СВЧ-обработке физиче-
ские свойства продукта, размеры банки и другие характеристи-
ки обрабатываемого материала мало отражаются на режиме
работы генератора микроволновой энергии. Нужно, однако, от-
метить, что внедрение процессов ВЧ- и СВЧ-обработкн в прак-
тику консервирования лимитируется сложностью оборудования,
относительной дороговизной процесса, трудностью контроля
температурного режима в банке во время обработки к т. д.
Применение антисептиков основано на нх свойстве убивать
микроорганизмы, предохраняя продукт от порчи. Проникая в
клетку микроба, эти вещества вступают во взаимодействие с
белками протоплазмы, парализуя при этом ее жизненные функ-
ции и приводя микробную клетку к гибели.
95
Идеальные антисептики, пригодные для сохранения пищевых
продуктов и могущие, следовательно, быть консервантами,
должны удовлетворять следующим требованиям: быть ядови-
тыми для микробов в небольших дозах, порядка долей процен-
та; в применяемых дозах не оказывать вредного действия на
организм человека; не вступать во взаимодействие с пищевыми
веществами и не придавать продукту неприятного запаха или
привкуса; не реагировать с материалом технологического обо-
рудования нлн консервной тары; легко поддаваться удалению
нз продукта перед употреблением его в пищу.
Антисептика» который бы удовлетворял полностью этим тре*
бованяям, не существует. Подобрать эффективные антисептики,
пригодные для консервирования пищевых продуктов, нелегко,
так как большинство нз них оказывают вредное действие не
только на микробы, но и на организм человека.
Не используются в качестве антисептиков-консервантов пи-
щевых продуктов такие сильные яды, как сулема, фенол,
мышьяковистые соединения, хлор, бром, йод и т. п. А вещества,
не являющиеся ядамн, но раздражающе действующие на те нлн
иные органы: муравьиная кислота, формалин, фтористо-водо-
родная кислота и ее соли, уротропин, салициловая н борная
кислоты, квасцы, используются с большой осторожностью и в
минимально необходимых дозах.
Например, борная кислота Н3ВО3 или ее натриевая соль
бура Na2B4OT-10H2O оказывает достаточное консервирующее
действие на плоды в концентрации 1,5%, но эта концентрация
может вызвать рвоту, понос, раздражение почек. В концентра-
ции же 0,3% борная кислота безвредна. Поэтому ее можно
применять для консервирования зернистой икры, для которой
такая концентрация достаточна.
Точно так же уротропин (CHj)eN в небольших дозах (0,1%)
безвреден и может употребляться для консервирования зерни-
стой икры, а для консервирования плодов его использовать
нельзя, ибо прн этом требуются большие дозы» вызывающие
сильное раздражение мочевого пузыря.
В Советском Союзе для консервирования плодов и ягод,
фруктового пюре и плодово-ягодных соков применяют диоксид
серы (SO2), бензойную кислоту или ее натриевую соль и сор-
биновую кислоту.
Нанлучшнм с практической стороны антисептиком считается
диоксид серы, хотя он не удовлетворяет большинству предъяв-
ляемых к антисептикам требований.
Необходимая концентрация его невелика — 0,1а—но
в этой концентрации ои ядовит для человека и придает продук-
ту неприятный запах н привкус. SO2 не слишком реакционно-
способен, но все же связывается пищевыми веществами плодов,
например сахарами. Диоксид серы сильно корродирует метал-
лическую аппаратуру, преждевременно выводит нз строя насо-
96
сы для перекачкн сульфнтнрованных продуктов. SO2— удушли-
вый газ, поэтому обслуживание сульфитационных станций тре-
бует пребывания рабочих в противогазах. Однако очень боль-
шим достоинством этого антисептика, в значительной мере пе-
рекрывающим его недостатки, является возможность почти пол-
ностью удалить его «з продукта перед употреблением в пищу.
При нормальных условиях SO2— газ, не слишком хорошо рас-
творимый в водной среде (5—7% прн комнатной температуре).
Прн нагреванин же сульфнтнрованного продукта диоксид серы
улетучивается. Поэтому в консервном производстве он применя-
ется для временного сохранения тех фруктовых полуфабрикат
тов к заготовок, которые впоследствии используют для варки
из них джема, повидла к т. п. Достаточно непродолжительного
кипячения полуфабриката (фруктового пюре, кусочков плодов,
соков), чтобы SOs улетучился. После этого добавляют сахар
нлн сахарный снроп и уваривают продукт до готовности.
Диоксид серы более токсичен для плесеней « бактернй, чем
для дрожжей Кроме того, он ингибирует н некоторые фермен-
ты. в частности те. которые вызывают ферментативное побуре-
ние плодов и овощей. Его редуцирующие свойства способству-
ют также сохранению витамина С. Ингибирующее действие SO2
на микроорганизмы обусловлено, по-внднмому, его реакцией с
альдо- и кетогруппа мн моносахаридов, вследствие чего микро-
организмы лишаются возможности их использовать, а также
редуцированием SH-групп, содержащихся в протеинах фермен-
тов, которые находятся в микроорганизмах и играют первосте-
пенную роль в нх метаболизме.
Бензоат натрия CeHjCOONa представляет собой кристалли-
ческий порошок без запаха и вкуса, который оказывает консер-
вирующее действие в концентрации 0,1%. Он удовлетворяет
всем требованиям, предъявляемым к антисептикам (за исклю-
чением легкого привкуса бензоата), однако удалить его нз по-
луфабриката перед употреблением в пищу не представляется
возможным.
На бактернцндное действие бензойной кислоты влияет кис-
лотность среды. Считают, что при pH 3 действие ее на микро-
организмы в 10 раз меньше, чем прн pH 7. Поэтому солн бен-
зойной кнслоты рекомендуют для консервирования кислотных
продуктов»
В последние годы в консервном производстве успешно ис-
пользуют сорбиновую кислоту СН3(СН)4СООН нлн ее калие-
вую соль, которая безвредна для человека и оказывает консер-
вирующее действие в небольших концентрациях, порядка 0,05—
0,1%. Она не сообщает продуктам постороннего привкуса или
запаха. Сорбиновая кислота может применяться во всех слу-
чаях вместо диоксида серы для консервирования плодового пю-
ре. фруктовых соков и т. п. Попадая вместе с продуктами в ор-
ганизм человека, сорбиновая кислота окисляется с образовани-
ем безвредных для человека веществ.
7—205
97
Некоторое применение в западных странах имеет диэтило-
вый эфир пнроугольной кислоты CiHsOCOOCiHsOCO, который
представляет собой прозрачную бесцветную жидкость со сла-
бым фруктовым ароматом. Этот антисептик применяется в кон-
центрации 0,05—0,1% для консервирования фруктовых соков,
плодов и ягод. Он имеет свойство постепенно гидролизоваться,
находясь в продукте, образуя безвредные вещества-
CjHsOCOOCjHjOCO+HsO—*2C3H6OH+2COJ. В нашей стране
днзтиловый эфир пироугольной кисюты (диэтилпнрокарбонат)
не применяется.
Применение антибиотиков также основано на бактерицид-
ном характере нх действия. Он.т отличаются от антисептиков
по происхождению и способу получения: антисептики получают
чисто химическим путем из неорганических продуктов (диокси-
да серы) или органических веществ (бензойной и сорбиновой
кислот), а антибиотики, которые продуцируются живой клеткой,
получают биохимическим путем.
Наиоолее распространены такие антибиотики микробного
происхождения, как пенициллин, стрептомицин, грамицидин и
др. Имеются антибиотики растительного происхождения, так
называемые фитонциды (бактерицидные вещества лука, чес-
нока, хрена, горчицы и других растений). Некоторые антибио-
тики вырабатываются органами животных. К таким антибиоти-
кам относится, например, экмолнн, усиливающий терапевтиче-
ское действие пенициллина прн гриппе.
Антибиотики в сотни раз бактернцнднее антисептиков и ока-
зывают консервирующее действие в концентрациях, измеряе-
мых несколькими десятитысячными долями процента. Нужно,
однако, иметь в виду, что систематическое потребление анти-
биотиков небезопасно для здоровья человека. Многие антибио-
тики прн потреблении нх вызывают тошноту, рвоту, расстрой-
ство сердечной деятельности и даже шок. Введение антибн,  н-
ков в организм человека нарушает естественный снмбноз, кото-
рый уст~иовнлся издавна между человеком и обитающими в
его организме микробами. В результате частичного угнетения
одних микробов становятся агрессивными другие, оставшиеся
не подавленными, что приводит к ряду трудно излечимых кож-
ных заболеваний, называемых кандндомнкозамн. Наконец си-
стематическое потребление малых доз антибиотиков приводит
к выращиванию в организме человека антнбнотикоустойчнвых
рас микроорганизмов. В результате появления в природе таких
искусственно созданных устойчивых форм микробов возникает
угроза обесценивания антибиотиков как лекарственных срситв.
Вот почему фактически единственным антибиотиком, полу-
чившим разрешение органов здравоохранения на применение
его для целей консервирования пищевых продуктов, да и то прн
особых условиях, является хлортетрацнклнн, иля биомицин.
Ценной в технологическом отношении особенностью его являет-
ся способность полностью разлагаться прн непродолжительном
9а
кипячении. Поэтому его разрешено применять только для ко>
сервирования сырья жиаотного происхождения — мясв, рыбы,
битой птицы, которое потребляется в пишу только после горячей
кулинарной обработки. Консервировать же таким образом пло
ды и овоши. которые потребляются « в сыром виде, не разре
шается.
Техника консервирования бномнцнном зависит от вида со-
храняемого сырья. Так, для сохранения рыбы готовят раствор
хлортетрацнклнна, содержащий 5 г антибиотика в I м воды.
Этот раствор завораживают и битым бномнцнновым льдом
пересыпают рыбу. Такая обработка позволяет на несколько не
(ель продлить срок хранения рыбы на холоде и повысить вы
ход рыбы высших сортов.
При консервировании битой птицы потрошенные тушки по-
гружают на 1—2 ч в охлажденный 0,001 %-ный водный раствор
дают ему стечь, завертывают тушки в целлофан и хранят на хо-
лоде. Иногда птицам дают также перед убоем этот раствор в
питье, а потом проводят указанную выше процедуру погруже
ння в раствор.
Органы здравоохранения рекомендуют использовать в пище-
вой промышленности антибиотики, не имеющие применения в
медицине. К таким антибиотикам относится низин. Это поли-
пептндный антибиотик, который продуцируется некоторыми
штаммами Streptococcus lactis. В консервной промышленности
низин, бактерицидное действие которого проявляется в первую
очередь в отношении бактерий, рекомендуется использовать j ля
введения в консервы с целью смягчения режимов стерилизации
Он эффективно действует на некоторые термофильные микро
организмы типа В. Stearothermophilus, а также (при повышен
ных температурах) на С. botulinum типа А. Количество добав
ляемого антибиотика измеряется одной — двумя сотыми долями
процента. В процессе нагревания около 75% ннзнна разрушает
ся, что позволяет вносить повышенные количества его для по-
лучения необходимых результатов.
Из фитонцидов наиболее подходящим для консервирования
является эфирное масло, добываемое нз семян горчицы, так на-
зываемое aw •члгорчнчное магл о (чзородановый эфир аллнло
вого спирта) CsHsN=C=S. Введение этого антибиотика, на
пример, в маринады в количестве 0,002%, позволяет сохранять
этн продукты больше года без порчи, даже если они не былг
пастеризованы, прн условии герметичной укупорки блики.
Обеспложивающая фильтрация — это фильтрация абсолкг
но прозрачного пищевого продукта через специальный мате
риал, задерживающий микробы. Фильтрующим материалом
является прессованная асбесто-целлюлозная масса, размеры
пор которой меньше микробной клетки. Этот фильтрующий ма-
териал изготовляется в виде пластин, называемых СФ (стерн
лнзующнй фильтр). Таким образом, сущность обеспложиваю
щей фильтрации заключается не в уничтожении мнкроорганнз
99
ыов, а в механическом нх отделении от продукта Принцип
абноза, т. е. отсутствия «жизни», в таком продукте соблю-
ден.
Положительной особенностью стерилизующей фильтрации
как метода консервирования является возможность сохранить
пищевой продукт «холодным» способом, т. е. без тепловой сте-
рилизации.
Однако осуществление этого метода и а практике связано с
рядом трудностей, в первую очередь с необходимостью соблю-
дать строжайший режим производства. Для того чтобы полу-
чить стойкие прн хранении консервы, одной лишь стерилизую-
щей фильтрации недостаточно. Необходимо также разлить про-
дукт в условиях, исключающих вторичное его заражение после
стерилизующей фильтрации. Это означает, что стерильными
как внутри, так и снаружи должны быть обеспложивающий
фильтр, разливочный аппарат, консервная тара, укупорочные
машина и материалы, воздух в помещении. Обслуживающий
персонал должен принимать особые меры предосторожности,
чтобы не внести инфекцию в продукт. Только прн соблюдении
всех этих условий можно избежать порчн продукта прн хра-
нении.
С другой стороны, основное достоинство метода — сохране-
ние пищевого продукта без применения высоких температур,
является в какой-то мере и недостатком его, ибо из-за отсутст-
вия нагрева в технологическом процессе в продукте сохраняют-
ся ферменты. Эти ферменты катализируют биохимические реак-
ции, что приводит в процессе хранения к появлению нежела-
тельных посторонних привкусов и запахов в пищевых продук-
тах и в конечном счете к порче нх. Поэтому продукт перед
стерилизующей фильтрацией необходимо нагревать для внак-
тивнровання ферментов.
Наконец, метод обеспложивающей фильтрации является
наименее универсальным из всех существующих приемов кон-
сервирования, так как он применим к ограниченному числу
пищевых продуктов, отличающихся полной прозрачностью.
Ультрафиолетовое излучение, охватывающее область элек-
тромагнитных колебаний с длинами волн 136—4000 А. обладает
большой энергией и поэтому оказывает сильное химическое и
биологическое действие. В зависимости от длины волны дейст-
вие различных участков ультрафиолетового спектре неодинако-
во. Область лучей с длиной волн от 4000 до 3300 А является
химически активной. Зона в пределах 3300—2000 А является
биологически активной, способствует синтезу в организме ви-
тамина А н оказывает антнрахнтнчное действие. Наибольшим
воздействием на бактерии, подавляющим нх жизнедеятельность
и приводящим живые клетки к гибели, обладают лучи с дли-
ной волн от 2950 до 2000 А. Ладцая область ультрафиолетовых
Лучей называется бактерицидной Максимум бактерицидного
100
действия оказывают лучи с длиной волны около 2600 А. За лу-
чами с длиной волны 2000 А лежит малоизученная озонирую-
щая область спектра.
Широкое использование бактерицидного эффекта ультрафио-
летовых лучей для консервирования пищевых продуктов лими-
тируется нх малой проникающей способностью, не превышаю-
щей долей миллиметра. Не пропускают УФ-лучей и стенки жес-
тяноЙ « стеклянной тары. Поэтому УФ-спектр может быти ис-
пользован в основном ДЛЯ стерилизации поверхностен, в пред-
положении, что глубинные слон материала не содержат мик-
рофлоры. Так, например, мясо, хранившееся прн 3—5 °C и об-
лучаемое в течение 1 ч каждые сутки, на 8-е сутки было без
признаков порчи.
Ультрафиолетовые лучи можно использовать для обеззара-
живания воздуха и поверхностей стен камер на пнщевых_пред-
приятнях, для стерилизации тары, а также молока прн усло-
вии обработки его в тонком слое
Ионизирующие излучения — излучения высокой энергии,
способные вызывать ноннзашно электрически нейтральных ато-
мов и молекул у стимулировать в облученных материалах од-
нотипные химические реакции.
Ионизирующие излучения можно получать двумя способами:
механическим, используя рентгеновские аппараты, в_ кото-
рых разогнанные до больших скоростей электроны ударяются
о металлическую мишень, генерируя прн торможении электро-
магнитные излучения с длиной волны порядка 0,5 А С этой
же целью могут быть использованы аппараты для получения
потока ускоренных электронов;
путем радиоактивного распада различных изотопов типа
•°Со, lsrCs и др.
Как известно, прн радиоактивном распаде образуются пото-
ки элементарных частиц, называемых а-лучамн (положительно
заряженные ядра гелия) я 0-лучам и (поток электронов или по-
зитронов), а также возникают электромагнитные колебания вы-
сокой частоты, называемые у-шлученнем. Длина волны у-нзлу-
чения радиоактивного кобальта около 0,01 А, поэтому можно
считать, что природа этого излучения сходна с природой X-лу-
чей Рентгена. Именно эти два вида излучения — рентгеновские
и гамма-лучи.—	действие, а- и fi-лтчи
«меютЛидлую проникающую способность н их влнящ с -з об-
лучаемые материалы незначительно.
Эффект ионизации заключается а том, что при действии т-квантоа атом
глн молекула тер кет электрон, а следовательно, свою Электр о нейтральность,
н становится положительно заряженным ионом. Оторвавшийся влектрсп, яв-
ляющийся носителем отрицательного зарвда, присоединяясь к другому ато-
му или молекуле, образует отрицательный ион.
Возникающие прк атом в пищевых продуктах, а также в живых орга-
низмах химические превращении сиизаиы в первую очередь с ионизацией во-
ды в вредстввляются следующим образом.
Ш
Вначале иоямирухпся молекулы воды-
Н.О + ®---* Н.СГ.
Н.О—е-----► Н.О+.
Образующиеся при атом ионы HjO- и HjO+ крайне неустойчивы к тотчас
распадаются с образованием свободных радикалов:
Н/Г > ОН'+Н,
нво+ ► Н*+ОН.
Образовавшиеся свободные радикалы Н (атомарный водород) и ОН
(представляющий собой валентно ненасыщенное соединение) обладают вы-
сокой химической активностью. Свободные радикалы неустойчивы н могут
просуществовать в свободном виде всего 10—*—10—• ь Однако за это ко-
роткое время с нх помощью образуются сильные окислители, которые могут
вторгаться в химическую природу облучаемых веществ.
Схеме возникающих комбинаций и рекомбинаций свободных радикалов
такова. Вначале нз свободных радикалов ОН образуется пероксид водорода:
OH+OH-»H]Ot< Реагируя далее со свободным радикалом ОН (HjOj+OH-*
HQj+HiO), пероксид водорода дает начало образованию гиперпероксяда
НО», являющегося валентно ненасыщенным энергичным окислителем. Даль-
нейшее действие свободного радикала ОН на гнперперокенд приводит к вы-
делению молекулярного кислорода (HOH-OH-^Oj+HjO), а комбинация ги-
перпероксядл с перокенхом водорода создает свободный радикал ОН:
HO}4-H|Or*Oj4-HiO+OH. Выделяющийся молекулярный кислород «под-
хватывается» свободным радикалом водорода, образуя гнперперокенд
(H+Of-’-НОз), а последний, вновь реагируя с атомарным водородом, пре-
образуется в пероксид водорода: НСЦ+H-^HfOi,  т. д.
При определеннлй до?нровк» ионизирующих излученийлож-
ке> подавить жизнедеятельность уикроорганизмов_либо вовсе
их уничтожить., На этом основании методы консервирования
пищевых продуктов, называемое радурнзаццей а радапперти-
зацией.
Прн радурнзацннх производимой дозами (2504-800)-103 рад,
микроорганизмы уничтожаются лишь частично, в результате
чегоГплоды, овощи, мясо и рыба могут сохраняться в свежем
виде дольше, чем без радиационной обработки. Например, срок
хранения ягод в холодильнике после радуризацнн можно про-
длить на неделю, томатов на 2 недели, в мяса на несколько
месяцев.
Радаппертизация, пли радиационная стерилизация, предназ-
начена для уничтожения ликроорга ни.змпв bjqJL степени* _а_ка*
кой это практикуется прн тепловой стерилизации, дающей воз-
можность получать консервы. Нужно, однако, сказать, чтр прн
этом требуются очень большие дозы ионизирующих излучений,
порядка (1,54-2) - 10е рад, >цбр микроорганизмы, особенно споры
анаэробов, очень -устойчивы иррадиационному фактору. Так,
jufif уничтожения возбудителей ботулизма требуются дозы по-
рядка (44-5)-10° рад. Но такие большие дозы приводят к по-
явлению посторонних запахов и привкусов в продукте, разло-
жению пищевых веществ, особенно аскорбиновой кислоты, об-
разованию токсичных соединений, поэтому для обработ£ц_ш1-
щевых продуктов онн недопустимы Пороговые дозы не долж-
иы превышать (в 103 рад): прн облучении говядины—700, ба-
ранины— 300, рыбы — 300—500, апельсинов — 432 и т. д. Для
радиационной инактивации ферментов требуются еще ббльшне
дозы, порядка 107 рад, т. е. значительно превышающие леталь-
ные дозы для микроорганизмов
Для предотвращения нежелательных изменений в пищевых
продуктах пид влиянием иони9мрухпшгх1ГзЛученнй предложен^
разные меры. К ним относятся предварительна* (до иблуче-
ння) тепловая обработка пищевых продуктов для ннактнвацни
ферментов, предварительное замораживание продуктов для
превращен ня значительной части жидкой влагн в лед и сниже-
ния этим концентрации свободных радикалов, "образующихся
при последующей радиационной обработке, внесение до облуче-
ния в продукт аскорбиновой кислоты для защиты пищевых ве-
ществ от чрезмерного окне тигельного воздействия и т. п.
Перспектива широкого внедрения в пищевую промышлен-
ность радаппертизации невелика. Гораздо реальнее и эффек-
тивнее использование радиационного фактора для удлинения
срока хранения картофеля. Порча этого вида сырья связана
в основном не с действием фитолатогениых микроорганизмов,
а с прорастанием клубней. Ионизирующие излучения в относи-
тельно небольшой дозе, всего 104 рад, убивают ростовые эле-
менты клеток. Картофель теряет способность прорастать « мо-
жет после радиационной обработки сохраняться почти в тече-
ние года.
Суммируя сведения о методах консервирования, следует от-
метить, что пищевые продукты можно сохранить на более или
менее длнтель .,ок, воздействия i i них исевозможнымн
факторами.
физическими (применение высоких и низких температур,
микроволновой энергии, ионизирующих излучений, ультрафио-
летовой радиации, обеспложивающей фильтрации, обезвожива-
ния); ™	—
химическими (использование антисептиков и антибиотиков,
добавление уксусной кнетоты н спирта)
физикохимическими (применение осмотически деятельных
веществ — сахара и солн в больших концентрациях); ~
биохимическими (квашение, соление, мочение, спиртов е
брожение).
Некоторые методы основаны ив комбинированном воздейст-
вии нескольких факторов (например, копчение, в котором. Со-
четается консервирующее действие обезвоживания, солн и бак
терниндных веществ, содержащихся в коптильном дыму нлм
жидкости).
ГЛАВА 5
ПОДГОТОВКА СЫРЬЯ К КОНСЕРВИРОВАНИЮ
Перед проведением основного технологического процесса,
прн котором сырье утрачивает свои характерные признаки н
превращается в полуфабрикат, а также перед укладкой сырья
в консервную тару осуществляют такие процессы, как мойку,
сортировку и инспекцию, чистку, измельчение, бланшнровку.
обжарку, копчение, вяленье. Прн этом сырье растительного илн
животного происхождения очищается от грязи и посторонних
примесей, освобождается от некондиционных экземпляров и не-
съедобных частей, подвергается кратковременной термической
обработке и подготовляется, таким образом, к укладке непо-
средственно в тару.
МОЙКА
Мойка сырья — это первый технологический процесс, ио
иногда его проводят после сортировки и инспекции. С мойки
процесс начинают в том случае, если перерабатывается очень
загрязненное сырье, иа котором невозможно визуально обна-
ружить дефекты Например, свеклу и морковь в производстве
гарнирных консервов прежде всего энергично моют, а затем
уже инспектируют и сортируют Прн консервировании же пло-
дов в производстве компотов нх обычно сортируют и калибру-
ют, а потом уже направляют иа мойку.
Используемая в консервном производстве вода должна от-
вечать требованиям ГОСТа на питьевую воду. Прн этом огова-
ривается и нормируется ряд бактериологических, органолепти-
ческих, физических и химических показателей качества. К ним
относятся титр кишечной палочки (колитнтр, который должен
быть не менее 300), запах, привкус, цветность и мутность, об-
щая жесткость (не должна превышать 10 мг-экв./Л, нормаль-
но—7 мг-экв./л). Предельно жесткие нормы установлены для
токсичных химических веществ, которые встречаются в природ-
ных водах нлн добавляются к воде в процессе ее обработки
(бериллий, мышьяк, свинец, селен, стронций, фтор и др.).
В процессе мойки следует удалить прилипшие к сырью ме-
ханические примеси (земля, песок и т. п), а также смыть мик-
роорганизмы
Рассмотрим явления, происходящие при отрывании загряз-
ненных поверхностей с помощью тех илн иных жидкостей
Как известно, грязевые частицы удерживаются иа твердых
поверхностях главным образом силами межмолекулярного прн-
104
тяжения на границе двух твер-	/'а
дых фаз. Величина этих сил	/
бывает очень значительна и
зависит от строения молекул <______________j
н расстояния междг ними.
Эт.1 силы особенно проявля-	/
ются прн очень плотном сопри-
косновении тел. Расстояние, Ри|:- ,0- Cxi“* да#ст,я*
иа котором действуют молеку- “	*«’
лярные силы сцепления, чрез
вычайно мало — оно не превышает нескольких ангстрем, с уве-
личением этого расстояния силы взаимодействия резко пада-
ют. Исходя нз этого первейшая задача каждого моющего про-
цесса заключается в том, чтобы отделить грязевые частицы от
очищаемой поверхности, к которой они прилипли. Этого мож-
но достичь, если каким-нибудь путгм увеличить расстояние
между частицей и отмываемой поверхностью. При этом поверх-
ностные связи могут полностью нарушиться. Как указывает
С. А. Дмитриев, такое отделение грязевой частицы от поверх-
ности может быть осуществлено набуханием, т. е. проникнове-
нней жидкости в межмолекуляриые пространства грязевой ча-
стицы, а также в зазоры между частицей и загрязненной по-
верхностью. Следовательно, для эффективного проникновения
жидкости в такие тончайшие зазоры она должна хорошо смачи-
вать очищаемые поверхности. При хорошем смачивании жид-
кость растекается по поверхности твердого тела и впитывается
в его мельчайшие поры.
К сожалению, вода плохо смачивает большинство поверхно-
стей, особенно гидрофобных (водоотталкивающих), к которым
относится покрытая восковым налетом кожица большинства
плодов и овощей. Это объясняется прежде всего тем, что силы
поверхностного сцепления между молекулами воды довольно
велики: поверхностное натяжение составляет 7.3 Н/м и в не-
сколько раз превосходит поверхностное натяжение, например,
спирта н керосина, которое находится в пределах 2.2—2.4 Н/м.
Вот почему спирт и керосин хорошо растекаются по любым
поверхностям, а вода собирается в отдельные капля.
Растекание жидкости иа поверхности твердого тела связа-
но с поверхностной энергией иа границе фаз При этом как
отмечает Ю. П. Золотин, существуют три межфазные границы
(рис. 10) твердое тело (/)—жидкость (2), твердое тело
(Г —газ (3) и жидкость (2)—газ (3). Когда силы поверх-
ностного натяжения иа границе фаз взаимно уравновешиваются
и жидкость перестает растекаться, поверхность расплывшейся
капли образует с поверхностью твердого тела угол 6, называе-
мый углом смачивания. Это равновесие описывается выраже-
нием
е1,аг-яВ1,в+ой>асовО,	(3)
ИВ
откуда
где C|.s — пиверхиостное натяжение иа грашще твердое теле — жидкость;
вы — поверхностное натяжение иа границе твердое тело — газ; Оы — по-
верхностное натяжение иа границе жидкость — газ.
Из рисунка видно, что чем меньше угол 6, тем больше жид-
кость растекается по поверхности и тем, следовательно, лучше
смачиваемость. А так как значение косинуса находится в обрат-
ной зависимости от величины угла, то чем больше cos в, тем
лучше смачиваемость поверхности данной жидкостью. Таким
образом, cos 0 является мерой смачиваемости.
Физический смысл явления легко уяснить, если учесть, что
числитель выражения (4) <Ti,3—oi.i представляет собой убыль
поверхностной энергии на границе твердое тело — газ при сма-
чивании поверхности жидкостью. Эту убыль называют напря-
жением смачивания, следовательно, cos 6 пропорционален на-
пряжению смачнваиня. Если силы притяжения между молеку-
лами твердого тела и жидкости больше сил притяжения между
молекулами жидкости, то жидкость расплывается по поверхно-
сти, т е. смачивает поверхность Если же силы притяжения
между молекулами твердого тела н жидкости меньше, чем
между молекулами жидкости, то поверхность не смачивается
жидкостью. В первом случае наблюдается сродство между сма-
чиваемой поверхностью н жидкостью, и такая поверхность на-
зывается лиофильной, нли, по отношению к воде, — гидрофиль-
ной. Во втором случае поверхность является лиофобной (гидро-
фобной).
Из выражения (4) следует также, что для увеличения на-
пряжения смачнваиня и, следовательно, 6 необходимо стремить-
ся всячески уменьшить поверхностное натяжение на границе
твердое тело — жидкость, а это можно сделать, уменьшив по-
верхностное натяжение самой жидкости.
Как уже отмечалось, при соприкосновении воды с поверх-
ностью плодов н овощей наблюдается плохая смачиваемость,
что объясняется двумя причинами: гидрофобными свойствами
кожицы растительного сырья и большим поверхностным натя-
жением самой воды.
В табл. 3 приводятся полученные иа кафедре технологии
консервирования ОТИПП им. Ломоносова данные о смачнвае-
Т«бляпа 3
Смтм<м*1 аомр»к»сП|	Угол смачны- кя. град	сое 6
Л ух	66	0.4!
Яблоко	40—<5	0,77-0,7]
Сталь	40 45	0,77—0,7]
106
мости водой некоторых видов растительного сырья и стали, яв-
ляющейся основным конструкционным материалом технологи-
ческого оборудования.
Как видно нз таблицы, вода недостаточно хорошо смачивает
поверхности растительного сырья н металлов. Повысить смачи-
вающую, а следовательно, и моющую способность воды можно
путем понижения ее поверхностного натяжения, что достигается
добавлением поверхностно-активных веществ (ПАВ). К таким
веществам относятся спирты, органические кнслоты н особен-
но солн высокомотекулярных жирных кислот—мыла.
Как известно, молекулы ПАВ имеют два «конца» с взанмо-
протнвоположиымн свойствами. Одни нз них представляет, как
правило, длинную углеводородную симметричную неполярную
цепь, обладающую гидрофобными свойствами. Другой, корот-
кий, содержит кислород, азот илн серу, несимметричен, пол я реи
я обладает гидрофильными свойствами. Примером поверхност-
но-активного вещества может служить молекула жирового
мыла:
нннннннннннннн
U-U-Ш-М-МД-Ш—COONa
I I I I 1 I I I I I I I I I
нннннннннннннн
Непзизгргм -,-гдеродкоя	гцдроОагзь-
«ктъ, гяДОфо&м кожи	пя «ктъ
Благодаря наличию полярного гидрофильного конца молеку-
ла мыла растворима в воде, но другой, гидрофобный ее конец
стремится оттолкнуться от воды и «вытащить» молекулу мыла
нз воды на поверхность, т. е. на границу ее раздела с воздухом,
который также является гидрофобным веществом. Таким обра-
зом. молекулы мыла вытесняют молекулы воды нз поверхност-
ного слоя, образуя абсорбционный стой, имеющий меньшее
поверхностное натяжение, чем вода. В этом абсорбционном
слое поверхностно-активные вещества располагаются строго
ориентированно, гидрофобными концами наружу, а гидрофиль-
ными внутрь (рнс. И). Следовательно, вода, в которую добав-
лены ПАВ. представляет собой жидкость с уменьшенным по-
верхностным натяжением, обладающую в силу этого лучшими
смачивающими и моющими свойствами. Например, если ввести
в воду этиловый спирт, поверхностное натяжение которого со-
став тяет 2.2 Н/м. то поверхностное натяжение воды резко по-
низится. В табл. 4 приведены
данные о смачиваемости водой	Воздух
тех же поверхностей, что н при-
веденных в табл. 3, после добав-
ления в воду некоторых веществ.
Из данных табл. 3 н 4 видно,
что прн добавлении некоторых
поверхностно-активных веществ

Ряс 11. Схема абсорбиноиного
слоя поверхмостно-вктмяных ве-
ществ иа поверхности воды
107
Таблица 4
Смачиваемая оовержяостъ	Добавлеяяые а воду аецества			
	мыло		пальцамиров*ми*я сода	
	угол смачя- ваими, град	со* 8	угол скачи- ваяв*. град	сове
Луж	36-40	0.80-0.77	35—40	0.8G—0.77
Яблоко	25-35	0,91—0,80	14-18	0,97—0.95
Сталь	28-35	0.88-0,80	14-20	0,97-0,94
смачиваемость плодов резко возрастает, поверхности лука —
почти в 2 раза, яблок— на 25—35%.
Согласно С. А. Дмитриеву, схему моющего процесса можно
представить следующим образом (рнс. 12). На I стадии — за-
мочки— молекулы поверхностно-активных веществ своими гид-
рофобными концами внедряются в гидрофобную поверхность
грязевой частицы А, прилипшей к загрязненной поверхности
и удерживаемой иа ней силами меж молекул яркого притяжения,
и образуют на ее поверхности гидрофильный чехол. Некоторые
нз ннх проникают в узкий молекулярный зазор между загряз-
ненной поверхностью н грязевой частицей, слегка увеличивают
этот зазор и ослабляют силы молекулярного сцепления грязе-
вой частицы с поверхностью. Все это создает предпосылки для
отрыва грязевой частицы от загрязненной поверхности.
На этой же стадии молекулы ПАВ проникают в тончайшие
щели и трещинки грязевой частицы и раздробляют ее на мель-
чайшие, коллоидных размеров, кусочки, вокруг которых также
образуется гидрофильный чехол.
На II стадии поверхностно-активные вещества полностью
отделяют грязевую частицу от поверхности и переводят ее
в раствор, в котором благодаря гидрофобному чехлу. образо-
ванному на поверхности частицы, она хорошо удерживается во
взвешенном состоянии и плавает до тех пор, пока свежая пор-
ция моющего раствора ие уносит ее в канализацию (III ста-
дия).
Исследования, проведенные в ПНР. показали, что значитель-
ный эффект прн мойке фруктов и овощей оказывают растворы
калийного мыла в концентрации 0,25—0,50% при pH 7—8. Осо-
бенно хороший эффект с микробиологической точки зрения по-
лучен при мойке шпината, фасоли н томатов, а нанлучшне ре-
зультаты по удалению песка достигнуты в отношении клубней
и грибов. А. Горубала отмечает, что в стерилизованных консер-
вах, нзготовтенных нз сырья, прошедшего мойку в растворах
детергентов, обнаружен значительно меньший процент бомбаж-
ных банок по сравнению с консервами, изготовленными нз
сырья, промытого чистой водой. Автор отмечает также ослаб-
ление терм отстой чнвостн микрофлоры консервов, приготовлен-
ия
Рве, 12. Схематическое изображение
моющего процесса;
Л — тмрдая грамма частица; Б — жшисам
грамма частица
вых иэ сырья, подвергнутого
действию анионовктнвных де-
тергентов. в процессе последу-
ющей стерилизации.
Таким, образом, целесооб-
разность применения поверх-
ностно-активных веществ для
мойки сырья в консервном
производстве не подлежит
сомнению. Тем не менее по ря-
ду причин детергенты приме-
няются обычно только для
мойки консервной тары н в
отдельных случаях для улуч-
шения смачивания овощей прн
щелочной очистке их от кожи-
цы, прн обычной мойке дете-
ргенты не применяются. Недо-
статочные же моющие свойст-
ва воды компенсируются при-
менением большего напора
(0,2—0.3 МПа) в соответст-
вующих душнрующнх насад-
ках, что приводит к большому
расходу воды, порядка 0,7—
1.5 л иа 1 кг сырья. В том случае, когда мойке подлежит осо-
бенно загрязненное сырье машинной уборкн, расход ее увели-
чивается и достигает трехкратного соотношения с сырьем.
В зависимости от вида сырья н степени загрязнения для
мойки его применяют различные механизированные устройства,
в которых сырье замачивается прн интенсивном перемешивании,
создающем трение плодов нлн клубней друг о друга с после-
дующим удалением загрязнений с помощью водяных струй, вы-
ходящих нз насадок под большим давлением. Для усиления
бурления воды используют сжатый воздух, подаваемый от ком-
прессора с помощью вентилятора. Для мойки сильно загряз-
ненных овощей, корнеплодов, клубней картофеля применяют
кулачковые и барабанные моечные машины. Они более энер-
гично отмывают сырье, чем машины ленточного типа, ио мой-
ка сопровождается в них механическим повреждением плодов,
на поверхности образуются трещины, потертости.
Для мойки более нежных овощей н фруктов (томатов, пер-
ца, вншен. черешен, слив, абрикосов н т. п.) используют элева-
торные. вентиляторные и встряхивающие моечные машины.
109
а такие нежные ягоды, как, например, клубнику н малину,
моют на встряхивающих душевых устройствах. Применение ще-
точных машин, как устройств неблагополучных в отношении
микробного обсеменения, не очень рекомендуется, но они весь-
ма эффективны для удаления загрязнений с овощей, имеющих
неровную поверхность (огурцы, картофель)
Наиболее широкое распространение в консервном произ-
водстве имеют моечные машины: уинфнцнрованная для первич-
ной мойки овощей н фруктов без нагнетания воздуха (КУМ),
унифицированная с нагнетателем воздуха для вторичной мой-
ки овощей и фруктов (КУМ-1), унифицированная вентилятор-
ная для вторичной мойки (КУВ-1). барабанная для твердых
овощей и семечковых плодов (КМ-1), щеточная для огурцов н
кабачков (ММ-1), с обрезиненными роликами для картофеля и
лука (ММК). моечно-встряхивающая для различных плодов,
ягод н овощей (КМЦ) и др
ИНСПЕКЦИЯ. СОРТИРОВКА И КАЛИБРОВКА
Инспекцией называют осмотр сырья с отбраковкой непри-
годных к переработке экземпляров: битых, заплесневелых, не-
правильной формы, зеленых и т. п. Иногда инспекция выделяет-
ся в самостоятельный процесс, иногда совмещается с сортиров-
кой плодов по качеству, стадии зрелости, окраске, размеру.
Инспекция проводится на ленточных транспортерах, движущих-
ся со скоростью 0,05—0,1 м/с. Обычно работницы стоят по обе
стороны инспекционного транспортера с таким расчетом, чтобы
они могли легко достать плоды с середины ленты и чтобы рас-
стояние между ними находилось в пределах 0,8—1,2 м.
Для того чтобы облегчить проведение последующих опера-
ций н процессов обработки сырья — чистки, резки, тепловой об-
работки, укладки.— плоды и овощи следует разделить иа одно-
родные по размерам партии. Этот процесс называется калиб-
ровкой. Калибровка позволяет снизить потерн и отходы в про-
изводстве н улучшить качество продукции. На консервных за-
водах можно встретить различные типы калибровочных машин:
барабанные, тросовые, роликовые, шнековые, валико-ленточные
н дисковые. Картофель, например, калибруют во вращающемся
барабане с сетчатой боковой поверхностью и внутренней спи-
ральной направляющей. Барабан разделен по длине иа 3 сек-
ции с различными по размеру квадратными отверстиями. В пер-
вой секции с отверстиями 4X4 см проваливается в приемный
бункер мелкий картофель, во второй через снта с отверстиями
5X5 см — средний и в третьей через ячейки 6X6 см выходит
крупный картофель. Под бункерами барабана проходит ленточ-
ный транспортер, который поочередно забирает откалиброван-
ное сырье из соответствующих бункеров
Для калибровки мелких косточковых плодов на некоторых
заводах применяют снта с отверстиями 3—4 размеров, совер-
110
шающие возвратно-поступательное движение. Для калибровки
цитрусовых, а также семечковых в крупных косточковых пло-
дов по диаметру используются валнко-ленточные калибровате-
ли, в которых плоды скатываются в увеличивающийся по ходу
движения зазор между калибрующим вращающимся ступенча-
тым валиком и движущейся лентой.
ОЧИСТКА И ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ СЫРЬЯ
Очистка сырья является одной из самых трудоемких опера-
ций в технологии консервирования пищевых продуктов. При
очистке удаляют несъедобные части сырья — плодоножки пло-
дов, чашелистики ягод, гребни винограда, семенные камеры,
кожицу некоторых видов сырья, чешую и внутренности рыб,
кости мясных туш. Многие нз этих операций механизированы.
Существуют, например, чешуесъемные и рыборазделочные ма-
шины, машины для срезания зерен с кукурузных початков, уда-
ления цедры с цитрусовых плодов, очистки от кожицы корне-
плодов и клубней с помощью абразивных материалов и т.д.
Одиако прн очистке сырья зачастую применяется и ручной
труд. То же можно сказать в отношении последующих процес-
сов измельчения сырья, которые нередко совмещаются с опера-
циями очистки.
Сырье измельчают для придания ему определенной формы,
для лучшего использования объема тары, для облегчении по-
следующих процессов (например, обжарки, выпаривания, прес-
сования). Эти операции, как правило, осуществляются машин-
ным способом, хотя иногда и здесь встречается использование
ручного труда.
В ГДР выпускают машины для чистки и резки яблок, груш
и цитрусовых. Машины очищают плоды от кожицы, разрезают
их на ломтики, половники и дольки, а также удаляют сердце-
вину у яблок и груш. Эти машины карусельного типа. Загруз-
ка плодов производится вручную. Все последующие операции —
срезание кожицы, надрезание плодов, удаление пуансоном серд-
цевины н разрезания на половннкн или дольки — совершаются
автоматически.
Весьма сложно осуществить механизированную очистку пер-
цев от семенной камеры. На многих заводах эта операция до
сих пор производится вручную с помощью специальных кони-
ческих трубочек. На Одесском консервном заводе изготовлены
опытные образцы машин для очистки перцев, а Венгрия постав-
ляет на консервные заводы нашей страны машины для чистки
и резки на ломтики крупноплодного перца. Загрузка плодов
в носители машины производится вручную. Все остальные опе-
рации механизированы: вдавливание плодов для нх фиксации,
высверливание сердцевины вращающимися ножами, разрезание
плодов на ломтикно продавтнванне нх через решетку пуансо-
ном и выгрузка.
Ill
На Измаильском консервном комбинате много лет эксплуа-
тировалась созданная местным изобретателем А Ф Кулако-
вым машина для обрезки концов моркови. Укладка корнепло-
дов в носители барабана производится вручную. Прн повороте
барабана корнеплоды фиксируются зажимами, посте чего с них
особыми ножами обрезаются толстые и тонкие концы корней.
Далее сырье освобождается от зажимов н выпадает нз бараба-
на на транспортер.
Многие виды плодового и овощного сырья поддаются хими-
ческой очистке от кожнцы. С этой целью используется обработ-
ка плодов в горячих растворах каустической соды различной
концентрацнн. Прн воздействии горячей щелочи происходит
гидролиз протопектина, которым кожнца прикреплена к поверх-
ности плода, и образуется растворимый пектин, молекула ко-
торого под действием щелочи омыляется с образованием на-
триевых солей пектиновых кислот и метилового спирта, проис-
ходит дальнейшая деградация полимеров галактуроновых квс-
лот. То же происходит и с клетками самой кожнцы. В резуль-
тате кожица отделяется от мякоти плодов и легко смывается
струями воды прн последующем душеваинн. Для щелочной
очистки персиков используют 10%-ный раствор каустической
соды, нагретой до 90°С, в котором персики выдерживают в те-
чение 3—5 мин. Корнеплоды обрабатывают 2,5—3%-ным рас-
твором каустической соды при температуре 80—90ЙС в течение
3 мин. После щелочной очистки корнеплоды отмывают от кожи-
цы и щелочи в карборундовых моечных машинах со снятой
абразивной поверхностью.
Есть и другие варианты щелочной очистки моркови, соглас-
но которым морковь обрабатывается 5—8%-иым раствором
каустической соды при температуре 95—100 °C. после чего про-
мывается в барабанной моечной машине водой, подаваемой под
напором 0,8—1 МП:
Для снятия кожицы с кориептодов используются также те-
рочные устройства с абразивной поверхностью н паровая обра-
ботка под давлением 0,2—0,3 МПв в течение 10—30 с. При вы-
ходе нз зоны повышенного давления наружу в результате са-
монспарення влаги в подкожном слое кожура разрывается,
а затем легко отделяется в моечно-очистительной машине под
действием вращающихся щеток и струн воды
Особенно трудно механизировать снятие покровных листьев
с лука. Хотя довольно успешно работают так называемые
пневмолукочнетки периодического действия, однако до поступ-
ления в эти машины необходимо вручную отрезать мочки н
шейки у луковиц После этого, когда связь кожнцы с лукови-
цей нарушена, в машине терочного типа, в которой луковицы
трутся одна о другую и о вращающееся дно с насечками, ко-
жицу сдувают напором сжатого воздуха под давлением
0.6 МПа Значительное количество луковиц, очищенных на этих
машинах, приходится дочищать вручную.
112
Плодоножки можно отделять от плодов н ягод на вращаю-
щихся навстречу друг другу обрезиненных валиках. Диаметр
валиков н зазор между ними можно подобрать так. чтобы обес-
печить захват н отрыв плодоножек без повреждения плода.
Для удаления косточек нэ вишен, черешен, слив, абрикосов
существуют машины, в которых находящиеся в специальных
гнездах плоды попадают под стержин-пуаисоны, совершающие
возвратно-поступательное движение н выбивающие косточки
нз плодов.
Измельчение овощей и плодов производится по-разному,
в зависимости от того, нужно лн придать сырью опредетенную
форму (резка) или же требуется раздробить его на мелкие
кусочки нли частицы, не заботясь о форме.
Корнеплоды и картофель, например, режут на брусочки и
кубнкн, кабачки н баклажаны — на кружочки нлн на кусочки,
капусту шинкуют. Эти операции выполняют на машинах, снаб-
женных системой дисковых н гребенчатых ножей. Широко рас-
пространены машины для резки овощей в одной плоскости
(шинковальные, сотерезкн). а также машины, у которых ножи
расположены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях
(для резки на брусочки)
Большое разнообразие механических устройств используется
для измельчения сырья на бесформенные кусочкн нлн на одно-
родную пюреобразную массу, что делается, например, перед
последующим отжимом мезги на прессах нлн прн подготовке
сырья к выпариванию влаги. Здесь применяются всевозможные
дробилкн (двухвальцевые, одно- н двухбарабанные), плунжер-
ные и дисковые гомогенизаторы, протирочные машины и т. и.
Во многих нз них плоды н овощи подвергаются ие только раз-
резанию нлн раздавтиваиию. ио н сильнейшему удару о не-
подвижную деку с помощью развивающего прн вращении боль-
шую центробежную силу рабочего органа машины В резуль-
тате такой обработки цитоплазменные оболочки плодовых
клеток повреждаются, клеточная проницаемость необратимо
возрастает н выход сока прн последующем прессовании полу-
чается достаточно высоким.
То же можно сказать в отношении измельчения томатов на
протирочных машинах перед последующим нх увариванием
в вакуум-выпариых аппаратах. Обычно нзметьчеине томатной
пульпы ведется последовательно на двух нли трех протирочных
машинах с постепенно уменьшающимся диаметром перфорации
снт. Например, в строенных протирочных машинах сита имеют
следующие диаметры перфораций (в мм): первое—1,2; вто-
рое— 0.7; третье — 0.5.
Чем тоньше измельчение, тем больше площадь поверхности
испарения н тем. следовательно, больше скорость испарения
влаги 17/т. которая, как известно, прн прочих условиях пропор-
циональна площади поверхности испарения S: IF/t—ZCS (К —
коэффициент пропорциональности). Расчеты показывают, что
8-205	ИЗ
площадь поверхности испарения прн дроблении частиц томат-
ной пульпы до диаметра 0,7 мм увеличивается по сравнению
с площадью поверхности частиц диаметром 1.2 мм на 71%.
а при выходе с третьего сита — еще на 42%.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ТЕПЛОВАЯ ОБРАБОТКА СЫРЬЯ
Предварительной тепловой обработкой сырья принято назы-
вать кратковременное (5—15 мни) воздействие на сырье горя-
чей воды (80-—100°C), пара нлн горячего растительного масла.
Обработку сырья горячей водой или паром называют бланшн-
ровкой (от французского ЫвпсЫг — отбеливать), обработку
в горячем растительном масле — обжаркой.
Уваривание измельченного сырья, например прн концентри-
ровании томатопродуктов нлн прн варке плодов в сахарном
сиропе в производстве варенья, к предварительной тепловой
обработке ие относится.
В различных технологических процессах предварительная
тепловая обработка сырья преследует следующие цели: изме-
нить объем сырья, размягчить его, увеличить клеточную прони-
цаемость, инактивировать ферменты, гидролизовать протопек-
тин, удалить нз растительной ткани воздух, повысить калорий-
ность сырья н придать ему специфические вкусовые свойства.
Для iiMtieiRR объема  массы сырья, например. при из-
готовлении так называемых мясорастггельных яонсервов, в рецептуру ко-
торых входят сухие бобовые культуры, практикуют блаишпровку сухого го-
роха или фасоли в кипящей воде в течение 10—20 мин для набухания зе-
рен, прн игом благодаря впитыванию воды объем их и масса увеличиваются
примерно в 2 раза Если этого не сделать, при стерилизации яонсервов су-
хие бобовые культуры набухают за счет поглощения бульона и в готовой
продукции не остается жидкой фазы. С этой же целью в ряде случаев блан-
шируют и рис, объем  масса которого при этом увеличим юте я на 100%.
Пр я изготовлении консервов из отварной говядины или свинины блан-
шировке иодлежит мисо, объем и масса которого при этом уменьшаются
на 30—40% из-за коагуляции белков и освобождения части связанной ранее
влаги. Благодари этому в банку угадывается более концентрированное по
белку мясо и кс /ффмциент заполнения банки питательными веществами уве-
личивается.
Размягчают сырье для того, чтобы его можно было плотнее уло-
жить в банки или же для облегчения удаления несъедобных частей —кожи-
пт; косточек, семян —при последующем протаранив иа ситах. Размягчение
плодов при тепловой обработке происходит по двум причинам. С одной сто-
роны. при нагрева пин гидролизуется протопектин, склеивающий отдельные
клетки между собой  цементирующий растительную ткань. При гидролизе
протопектин переходит в растворимую форму, клетки отклеиваются друг от
друга, плодовая ткань мацерируется, становится рыхлой н мягкой Однако
длк гидролиза протопектина требуется относительно продолжите тьное время
тепловой обработки плодов— 15—20 мни. В то же время известно, что доста-
точно нагреть растительную ткань до 80—85 *С хотя бы за 3—4 мин, как
плоды становятся мягкими. Это связано с тем. что при нагревавши яоагу ти-
руют белки протоплазмы цитоплазменная оболочка повреждается, осмотиче-
ское давление, обусловливающее твердость плода, стравливается и плод раз-
мягчается.
Увеличивать клеточную проницаемость приходится в
-тех случаях, когда необходимо навлечь содержимое клеток, тая как в ряде
114
случаев цитоплазменные оболочки плодовых клеток тормозят протекание
технологических процессов. Именно эти полупроницаемые мембраны являют-
ся препятствием при извлечении плодовых соков прессованием. Одним из
наиболее эффективных технологических приемов, позволяющих повредить
цитоплазменные мембраны, является бланшнровка плодов волов или паром.
Прн этом необходимо иметь в виду, что повреждение цитоплазменных мем-
бран и увеличение клеточной проницаемости достигаются ири разных темпе-
ратурных уровнях и различной продолжительности обработки Чем выше
температура блаишнровкя, тем меньше необходимое время тепловой обра-
ботки. На ряс. 13 показано изменение клеточной проницаемости яблок при
бланшировке в пределах температурного диапазона 60—100 X. Поскольку
клеточная проницаемость измерялась электрометрическим методом (чем
больше клеточная проницаемость, тем выше влектрическая проводимость),
а результат измерение заюгскт не только от клеточкой проницаемости, но
и от температуры объекта, то для того, чтобы снять кривую зависимости
влияния температуры на показания прибора, плодовую ткань после блан-
пшроша охлаждали и но показателям охлажденной ткани осоичательно
судили об изменения клеточкой проницаемости Пунктирные линия ни
рис. 13 и показывают изменение показателя клеточной проницаемости К.
в период охлаждения. Горизонтальный пунктир на уровне 10 тыс. Ом-’ ха-
рактеризует значение К» для убитой ткани Из рис. 13 видно, что показа-
тель клеточной проницаемости выходит за пределы смертельных значений,
начиная с 70 X. Поэтому □ случаях, когда опасаются разваривания плодов
ири высоких температурах, моясно производить бланшнровху в течение 8—
10 мин при 70—S0X, а не 4—5 мин при 100 X.
Цитоплазменные мембраны являются препятствием и в обратном слу-
чае, когда нужно пропитать чем-либо клетку пэвпе. например сахаром или
солью. Так, если ири варке всреиьн погрузить в сахарный сироп свежие
плоды пли нх дольки, то в первые минуты, вежа плоды еще не прогрелись
н пела цитоплазма, диффузионное проникновение сахара внутрь плодовых
клеток задерживается витоплазменной оболочкой к происходит лишь осмо-
тическое отсасывание влвги из клеток, поэтому плоды сморщиваются. Если
же плоды до подачи па варку бланшировать, то клеточная проницаемость
их возрастает п при последующем погружении в сироп сразу происходит ве
только осмотическое отсасывание влаги, но и диффузионное проникновение
сахара внутрь плодовоб ткани через поврежденную цитоплазменную мем-
брану.
«•
115
Дли iiiiTRBimi! ферментов, которые остаются и пищевом
продукте, стерилизованвом «холодным» способом (обеспложивающая фильт-
рация, ионизирующие излучения). и могут вызвать его порчу, практикуют
кратковременный прогрев или бданшкровку при температуре 80—100 °C. При
этом большинство ферментов инактивируется и предотвращается фермента-
тивная порча продукта.
Деятельностью окислительных ферментов объясняется также потемнение
нарезанных семечковых плодов ня воздухе. Это тоже пример нежелатель-
ного ферментативного процесса, встречающегося в производстве компотов,
джемов и некоторых других видов фруктовых консервов, который следует
предотвращать. Схеме окислительного процесса ферментативного потемнения
нарезанных плодов представляется в следующем виде. На первой стадии
фермент (обозначенный буквой Л) присоединяет молекулярный кислород
воздуха к активирует его, образуя соединение типа пероксида: A-f-O.-MQj.
Ес-.и в плодах имеется соответствующий субстрат восстановительного ха-
рактера (дубильные вещества, нолнфенолы — обозначим буквой В), то об-
разовавшийся органический пероксид ДО3 отдает кислород уже в атомарном
виде, окисляя, таким обрезом, дубильные вещества, которые молекулярным
кислородом воздуха не окисляются. Поэтому вторая стадия ферментативно-
го процесса протекает по схеме ЛОН-2В-*А4-2ЯО. При этом фермент вос-
станавливается в первоначальном виде, а образующийся оксид ВО пред-
ставляет собой темноокрашекное соединение, называемое иногда флобафе-
лом. Поскольку полнфенолы кислородом воздуха без помощи ферментов не
окисляются, для предотвращения процесса потемнения необходимо окисли-
тельные ферменты инактивировать. С этой целью в упомянутых производст-
вах применяют кратковременную (5—10-мпн) бланшнровку г воде прн тем-
пературе 85—100°C Поскольку икактивация лучше протекает в кистой
среде, при бланшировке воду рекомендуется подкислять лимонной нлн вин-
нокаменной кислотой до комцентрвцин 0,1—0J2%.
Гидролиз протопектина проводятся в случае получения фрукто-
вой продукции, имеющей желеобразную консистенцию (повидло, джемы,
мармелады, желе), что невозможно без наличия в увариваемой массе рас-
творимого пектина Именно последний в присутствии сахара и кис юты да-
ет студни. Желе образуется при условии осаждения пгктиня в агрегатах
мицелл в присутствии сахара, действующего нак обезвоживающий агент, по-
глощающий сольватные оболочки, л водородных ионов, нейтрализующих
отрицательные заряды псктиноных молекул. Образовавшееся желе представ-
ляет собой сплетение фибрилл из пектиновых молекул, промежутки между
которыми заполнены сахарным сиропом.
В некоторых плодах пектиновых веществ мало. Чтобы лэ такого сырья
получить фруктовый студень, приходится вводить в рецептару так называе-
мые желирующие соки, т. е. соки лэ плодов, богатых растворимым пектином.
Иногда же пектиновых веществ в плодах много, но опн представлены глав-
ным образом нерастворимой формой, в виде протопектина. В этом случае
необходимо так обрабатывать плоды, чтобы протопектин гидролизовался н
перешел в растворимую форму, котораа только и способна впоследствии
обеспечить желеобразное состояние продукции. Для того чтобы гидролизо-
вать протопектин, плоды бланшируют паром в течение 10—20 мни.
Уделить из сырья воздух, содержащийся в межклеточных про-
странствах растительной ткани, который, попадая в готовую продукцию,
а также действуя ла промежуточных этапах ив сырье, вызывает ухудшение
качества продукта, способствует коррозии металлической тары, вызывает по-
вышение давления в банках прн стернлнзьцш, также позволяет блакширов-
ка сырья
Повышение калорийности к придание сырью специ-
фических свойств достигаются при обжврке сырья в растительном
масле, о чем будет подробнее сказано ниже.
Бланшнровка водой. Выбор аппаратуры для блаишнровкн
водой связан с объемами производства. Если пропускная спо-
собность цеха небольшая, плоды бланшируют вручную в метал-
<16
лнческнх дырчатых корзинах*
сетках цилиндрического или
прямоугольного сечения, кото-
рые загружают в наполненные
горячей водой двустенные
котлы.
Двустенный котел (рнс. 14)
состоит нз двух оболочек.
Внутренняя изготовлена нз
стали нлн меди, в нее налива-
ют подлежащую нагреванию
воду. Наружная оболочка из-
готовлена нз чугуна. В образо-
вавшееся между двумя оболоч-
ками герметически закрытое
пространство подают пар под
давлением обычно 0,2—
0,3МПа. Вода во внутренней
оболочке нагревается до 80—
85 °C нлн до слабого кнпення.
По окончании блаишнровкн
Рис. 14. Двустенный котел
сетки с плодами вынимают нз котла и погружают в холодную
воду, чтобы предотвратить разваривание сырья. Двустенные
котлы изготавливают вместимостью 150, 300 н 500 л.
Ручной способ блаишнровкн можно использовать, когда про-
изводительность линии измеряется десятками килограммов
сырья в час.
Прн большой производительности линии, измеряемой сотня*
мн нлн тысячами килограммов бланшируемого сырья в час,
применяют нелрерывнодействующне тепловые аппараты, назы-
ваемые бланшнрователямн. Эти аппараты бывают разных кон-
струкций: ленточные, ковшовые, барабанные.
Одни из типов ленточных бланширователей, называемый
также скребковым» изображен на рнс. 15. Он представляет со-
бой стальную ванну прямоугольного сечения, в которой уста-
новлено транспортирующее устройство, выполненное в виде го-
ризонтальной ленты с поперечными планками (скребками), ук-
Рве. 15. Скребковый блвнширователь
117
V


репленной на двух тяговых це-
пях. Скребки необходимы для
предупреждения скатывания пло-
дов обратно в ванну бланшнро-
вателя с наклонной части ленты
прн выгрузке. Плоды с помощью
элеватора через бункер бланши-
рователя попадают на бесконеч-
ную транспортерн}ю ленту и про-
водят вдоль ванны с горячей во-
дой в течение установленного
времени тепловой обработки.
Вода в бланшнрователе нагре-
1
Рже. 16. Схема жиухсекияонвого вается с помощью острого пара,
шнекового шпарнтеяж	подаваемого через перфорирован-
ную трубу — барботер, установ-
ленный между рабочей н холостой ветвями ленты. В разгрузоч-
ной части ванны горизонтальная лента переходит в наклонное
положение, выходя нз горячей воды. Наклон делается для того,
чтобы можно было плоды самотеком передать на следующий
этап обработки, обходясь без промежуточных элеваторных уст-
ройств. Над наклонной частью ленты установлены душевые
устройства для охлаждения бланшированных плодов водопро-
водной водой. Механически увлеченная плодами вода стекает
с наклонной части ленты обратно в ванну.
Бланшнровка паром. Для бланшнровкн паром также поль-
зуются непрерывнодействующнмн, чаще ленточными нлн шне-
ковыми аппаратами, называемыми шпарнтелямн.
Получивший большое распространение в консервном произ-
водстве шнековый шпарнтель (рнс. 16) представляет собой за-
крытый желоб, в котором помешен шнек с полым перфориро-
ванным валом, выполняющим одновременно функцию барботе-
ра. На рисунке показан двухсекционный шнековый шпарнтель.
Плоды с помощью элеватора подаются в бункер шпарнтеля,
короб которого заполнен острым паром, подаваемым через по-
лый вал. Обрабатываемые паром плоды перемещаются с по-
мощью шнека вправо, проваливаются в нижнюю секцию, шнек
которой движется в обратном направлении, н поступают по теч-
ке на следующий этап обработки.
Обжарка. Подлежащее этому виду тепловой обработки
сырье (овощи нлн рыба) погружается на несколько минут
(5—15) в растительное масло, нагретое до 130—140 °C. Прн
обжарке сырья испаряется значительное количество влаги,
а извне в сырье впитывается некоторое количество масла. Бла-
годаря этому содержание сухих веществ в обжаренном сырье
и калорийность его возрастают. Кроме того, прн обжарке на
поверхности обрабатываемого сырья образуется золотисто-ко-
ричневая хрустящая корочка из карамелизованных углеводов,
что придает обжариваемому сырью специфический вкус.
118
Схема процесса образования корочкн нз карамелизованных
углеводов в процесс обжарки представляется в следующем ви-
де. Прн погружении сырья в горячее масло влага начинает
испаряться, и прежде всего — с поверхности продукта. Посколь-
ку концентрация влаги в глубине получается больше, чем на
поверхности, происходит диффузионное подсасывание влаги нз
глубины на поверхность, где она снова испаряется. До тех пор
пока поверхность сырья влажная, температура ее не может под-
няться выше 100 °C, хотя она и соприкасается с маслом, нагре-
тым до 130—140 °C: выкипающая влага отнимает тепло от по-
верхности н охлаждает ее. Для глубокой же карамелизации уг-
леводов и образования корочкн необходима температура выше
100 °C. Таким образом, в первые минуты обжарки корочка не
образуется. Однако скорость испарения влаги с поверхности
превышает скорость диффузионного подсасывания ее из глуби-
ны на поверхность. Поэтому через некоторое время наступает
момент, когда поверхностный слой обезвоживается, температу-
ра его сразу поднимается выше 100°C и образуется карамели-
зованная корочка. Прн обжарке овощей корочка образуется нз
содержащихся в них углеводов: сахаров, крахмала, целлюлозы,
пектина. В рыбе углеводов нет, поэтому перед обжаркой ее
панируют, т. е. обваливают в муке, и корочка образуется нз
углеводов муки.
Образование золотистой корочкн является органолептичес-
ким признаком готовности обжаренного сырья. Однако имеется
и более надежный, объективный критерий качества. Это —
убыль- массы сырья прн обжарке, так называемая видимая
ужарка.
Как уже отмечалось, прн обжарке происходят два противо-
положно направленных процесса массообмена: выпаривание
влаги (направлен наружу) н впитывание маслв (направлен
внутрь). Влаги выпаривается больше, чем впитывается маета,
поэтому в процессе обжарки масса сырья убывает. Если обо-
значить массу сырья до обжаркн Л, а массу обжаренного
сырья В, то относительную убыль, выраженную в % к перво-
начальной массе, принято обозначать X и называть видимым
процентом ужарки:
X —-~В-100.	(Б)
Многолетний опыт работы консервных заводов позволил ус-
тановить, прн каких значениях видимого процента ужарки ка-
чество обжаренного сырья получается наилучшнм. Этот показа-
тель нормирован, для каждого вида сырья установлен опреде-
ленный видимый процент ужарки. Так, для моркови этот пока-
затель составляет 45—50%, для лука —50, для баклажанов —
32—35%. для рыбы — около 20%. Сведения об этом показателе
необходимы и для расчета норм расхода сырья на единицу го-
товой продукции.
119
Видимый процент ужарки используется и для контроля ра-
боты обжарочных аппаратов. Для этого периодически взвеши-
вают необходимое количество сырья, загружают его в сетку,
обжаривают, дают стечь маслу и снова взвешивают, а затем
рассчитывают видимый процент ужарки по формуле (5).
Термин «видимый» от того в произошел, что это изменение качества
сырья мы видим, производя взвешивание на весах, хотя эта ужарка не яв-
ляется подлинной потерей массы.
В отличие от видимой ужарки существует представление
об «истинной» ужарке, под которой понимают убыль влаги
сырья при обжарке, т. е. то, что «на самом деле», «истинно»
ужарилось. С количественной стороны убыль влаги характери-
зуется так называемым истинным процентом ужарки, который
показывает количество выпаренной при обжарке влаги в про-
центах к исходному количеству влаги в сырье и обозначает-
ся 1F.
Истинный процент ужарки необходимо знать в тех случаях,
когда следует произвести теплотехнические расчеты, связанные
с определением площади поверхности нагревательных элемен-
тов обжарочных аппаратов.
Как известно, требуемая площадь поверхности нагрева змее-
виков определяется нз уравнения теплового потока
С=ЛМГт,	(6)
где Q — количество теплоты, которое необходимо передать че-
рез площадь поверхности нагрева F прн коэффициенте тепло-
передачи Л, разности температур между теплоносителем и на-
греваемым объектом ЛГ за время т. Для непрерывнодействую-
щнх аппаратов расчет ведется не на время теплового цикла т
а на 1 ч работы, поэтому для такого случая формула (6) име-
ет внд
G—*£Л7\	(7)
Отсюда находится требуемая площадь поверхности нагрева:
О
k&T*
Величины Л и ЛГ для определенных типов аппаратов н кон-
кретных видов сырья известны и являются постоянными. Что
касается Q, то эта величина является переменной и представ-
ляет собой суммарный расход теплоты на различные элементы
теплового процесса: нагрев продукте, испарение влаги, нагрев
транспортирующих органов и т.д. Из перечисленных статей
расхода теплоты подавляющая часть (65—70%) приходится на
испарение влаги и может быть рассчитана по выражению
Qn-Vr,	(9>
где 1Г — количество влаги, подлежащей выпариванию при обжарке ва 1 ч
работы, кг; г — теплотн испарении.
120
Таким образом, необходимая площадь поверхности нагрева
может быть приближенно рассчитана по формуле
где (1,44-1,5) —коэффициенты, учитывающие статьи расхода теплоты на
процесс обжарка помимо расхода теплоты на выпаривание влаги.
Итак, для тепловых расчетов площади поверхности нагрева
змеевиков обжарочных печей необходимо располагать сведения-
ми об истинном проценте ужарки, с помощью которого можно
определить количество выпариваемой в час влаги. Этот показа-
тель можно найти только расчетным путем, зная эксперимен-
тально определенные значения видимой ужарки н впитанного
масла.
Для определения зависимости между истинным и видимым
процентами ужарки введем следующие обозначения:
А — мисс* исходного сырья, кг;
В—масса обжаренного сырья, кг;
М —масса ыаслн, выставного в сырье прв обжарке, кг;
X —видимая ужарка, % к Л;
Хо — то же, кг;
W” — истинная ужарка, % к Л;
Г-—то же, (количество выпаренной влаги), кг,
т — количество масла, выставного к сырье при обжарке, % к В
Расчет ведется по схеме
—
Это означает, что, с одной стороны, в процессе обжарки оп-
ределенная масса влаги №0 из сырья уходит наружу, а, с дру-
гой стороны, некоторая масса масла М впитывается внутрь
сырья. Разность между Wo и М и означает убыль массы л0,
называемую видимой ужаркой.
Следовательно,
Г.ж=Х, + Л(.	(11)
В выражении (11) фигурируют «массы», которые можно
определить исходя из принятых ранее обозначений.
Количество выпаренной влаги
АГ/100.	(12)
Убыль массы сырья при обжарке
Хв»=АХ/100.	(13)
Для расчета массы впитанного масла необходимо знать
массу обжаренного сырья, по отношению к которой считают
процент впитанного масла.
Масса обжаренного сырья в кг
В —Л—ХФ=Л—ЛХ 100= (100.4—ЛХ), 100.
121
или же
В —А (100 — Х),100 кг.	4>
Отсюда
М—fim/lOO.	(15>
ИЛИ
М — Л/п(100— Х)/(1ОО-1ОО) кг	(16)
Подставим выражения (12), (13) и (16) в формулу (II):
АГ АХ Ат (100— X)
100 “ 100 +	100100	"	(17)
Отсюда
100ЛГ	100АХ 4- Ат (100 — X),
или
100Г— 100Х + т (100— X).
Окончательно истинная ужарка (в %) составит
m(IQO-X)
ЖвЛ +	100
(18)
Пршер. Определять количество ялягя, выпариваемой зв 1 ч ю 2000 кг
морю вв орк условие, что видимая ужарка по цеховым з и мерам составляет
50%. а масло по лабораторным анализам впитывается в обжаренное сырье
в количестве 13%.
По формуле (18) ваходнм истинный процент ужирии
13(100 — 50)
100
Г=>50 +
-56.5%.
Тогда количество влаги, выпаренной за 1 ч кз 2000 кг моркови.
_	2000x56.5
Ito -чзо«г.
Процесс обжарки овощей и рыбы производится в обжароч-
ных аппаратах, называемых обжарочными, или паромасляны-
мн, печами. Паромаслянымн они называются потому, что про-
цесс обжарки сырья производится в горячем растительном
масле, нагреваемом с помощью водяного пара, который подает-
ся в глухне змеевики, погруженные в масло Таким образом,
в аппарате имеется 2 теплоносителя: первичный—пвр, кото-
рый отдает свою теплоту маслу, и вторичный — масло, которое
отдает свою теплоту обжариваемому сырью. Масло, будучи
промежуточным теплоносителем, в то же время играет роль тех-
нологического агента, который проникает в обжариваемый ма-
териал и становится компонентом химического состава готовой
продукции.
В обжарочных печах помимо погруженной змеевиковой по-
верхности нагрева существуют еще (по терминологии И. Г. Шн-
фа) внешние поверхности — днища ванны печи, нагреваемые
122
Рис. 17. Схема иаромесляной печи:
водяная полушка.	3 — колмстары; 4 — ывяы мчя в —
cents с сырьем; t — масло
огнем нлн электрическими спиралями, а также выносные, на-
ходящиеся вне аппарата. Последние представляют собой на-
гревательные элементы, заключенные в трубки, между которы-
ми движется масло, подаваемое с помощью насоса в печь.
В овощеконсервном производстве применяются в основном пв-
ромасляиые печи с погруженной поверхностью нагрева, при
обжаривании рыбы нередко используются электронагреватель-
ные аппараты с внешней и погруженной поверхностями нагрева.
Паромасляные печи бывают разных конструкций, однако
в основе большинства нз них лежит прямоугольная стальная
ванна, которая внизу суживается иа клин. В нижней части ван-
ны (рис. 17) расположена змеевиковая поверхность нагрева
в виде пучков глухих труб. Каждый пучок входит в общую
распределительную трубу, называемую коллектором. В некото-
рых конструкциях аппаратов паровые трубы расположены
вдоль боковых стенок ванны, а коллекторы — поперек, в дру-
гих — наоборот.
На рис. 17 изображена поверхность нагрева, состоящая нз
двух рядов труб, каждый из которых сообщается со своим кол-
лектором. В данном примере пар из магистрали проходит в
верхний коллектор поперек ванны печи, заполняет пучки труб
верхнего и нижнего ряда и, отдав теплоту маслу, направляется,
сконденсировавшись, в конденсатоотводчик.
При подготовке печн к работе в ванну сначала наливают
воду, заполняя ее клиновидную часть, а поверх воды наливают
масло в таком количестве, чтобы загружаемое впоследствии
сырье было полностью покрыто маслом. Масло, плотность кото-
рого на 7—8% меньше плотности воды, с водой не смешивает-
ся и в ней не растворяется, а ложится слоем поверх водяной
подушки. Водяная подушка необходима для удаления нз масла
частиц сырья, отложившихся в процессе обжарки и провалив-
шихся через отверстия сетчатых корзин нлн несущего сырье
полотна транспортирующего органа.
123
Процесс обжарки длится непрерывно в течение ряда смен,
а иногда н суток. Прн этом сырье непрерывно поступает в ван-
ну обжарочного аппарата, проходит, обжариваясь, вдоль ван-
ны, и, поглотив часть масла, выгружается с другого конца ап-
парата. Провалившиеся кусочки сырья прн отсутствии водяной
подушки падают на дно ванны и непрерывно подвергаются теп-
ловой обработке, обугливаясь и загрязняя масло, способствуя
быстрой порче его. Прн наличии водяной подушки эти частицы
выпадают на дно ванны в воду и, таким образом, выключаются
из процесса обжаркн, не загрязняя масла
Наличие воды вблизи нижней поверхности змеевиков ослож-
няет процесс обжаркн н требует принятия мер предосторожно-
сти против возможного соприкосновения воды со змеевиками.
Если клиновидная часть ванны заполняется проточной водой,
то при колебаниях напора в водопроводной сети не исключено,
что в какой-то момент уровень водяной подушки поднимется
и коснется змеевиков, температура которых составляет 170—
180°C. Прн этом происходит мгновенное и бурное вскипание
воды, в результате чего горячее масло может толчками выплес-
киваться из печи, что чрезвычайно опасно прежде всего для
обслуживающего персонала. Однако неоднократные попытки
сконструировать печь без водяной полушки оканчивались неуда-
чей: масло быстро портилось, печи приходилось часто останав-
ливать для чистки змеевиков и внутренней поверхности ванны.
Налив в ванну масло, пускают в змеевик пар и, до загрузки
сырья в печь, некоторое время прогревают, «прокаливают» мас-
ло при температуре 160—180°C. При этом поверхность масла
покрывается рябью пузырьков, свидетельствующих о кипении.
Прокаливание ведется до тех пор, пока кипение не прекратится,
после чего в печь загружают сырье и начинают процесс обжар-
кн. Так как растительные масла при атмосферном давлении не
кипят (точка кипения их находится где-то в области свыше
200°C, но задолго до достижения этой температуры начинается
химическое разложение масел, поэтому точку нх кипения мож-
но определить только под вакуумом нлн прн небольшом оста-
точном давлении), то наблюдаемое выделение пузырьков сви-
детельствует о выкипании влаги. Это дает основание некоторым
авторам объяснять процесс прокаливания необходимостью уда-
ления влагн нз масла для предотвращения последующего вспе-
нивания прн обжарке сырья. Между тем в свежем масле содер-
жится очень мало влагн, не более 0,2%. Это количество совер-
шенно несоизмеримо с той массой влагн, которая попадает в
масло с обжариваемым сырьем и, следовательно, это объясне-
ние маловероятно. По-видимому, цель прокаливания заклю-
чается в удалении из масла белковых веществ, попавших в него
нз масличных семян в процессе производства. Эти вещества
являются поверхностно-активными пенообразователями. Если
нх не удалить нз масла до начала обжаркн, то при внесении
в такое масло большого количества влажного сырья масло мо-
124
жет резко вспениться и выплеснуться из печн. Прн прокалива-
нии белковые вещества коагулируют и в виде фузов выпадают
нз масла иа дно ванны. Обычно окончание процесса коагуля-
ции белковых веществ совпадает с концом выпаривания влагн.
Таким образом, по этому внешнему признаку — окончанию про-
цесса кипения — можно судить о том, что процесс прокаливания
завершен, и можно приступить к работе.
Прокаливание особенно необходимо в том случае, когда об-
жарка ведется в нерафинированном масле. Рафинированное
масло, из которого удалены примеси белковых веществ, мож-
но не прокаливать.
Обжарка является сложным технологическим процессом
с точки зрения как физнко-химическнх превращений, происхо-
дящих в его компонентах — сырье и масле, так н аппаратурно-
го оформления. Что касается сырья, то практически наибольшее
значение имеют отмеченное выше увеличение содержания сухих
веществ1 и образование и а поверхности овощей нлн рыбы ко-
рочки карамелизованных углеводов.
Увеличение содержания сухих веществ прн обжарке, связан-
ное с выпариванием влагн н впитыванием масла, поддается ма-
тематическому расчету.
Обозначим содержание сухих веществ в сырье до обжар-
ки а %, а содержание сухих веществ в обжаренном материа-
ле г%. Тогда, используя обозначения нз формул (12)—(16),
можно записать:
масса сухих веществ (в кг), содержащаяся в Л кг поступив-
шего на обжарку сырья.
Ад/100;	(>9>
масса впитанного масла М (в кг) согласно выражению (16)
Лги (100—X)
100-100	•
общая масса сухих веществ Gc (в кг) в обжаренном сырье
Аа , Ап (100— X) Л [100а 4-/п (100— Х)[
С«“ 100 +	100-100	"	100-100	1 *
Содержание сухих веществ в обжаренном сырье (в %) опре-
деляется как отношение массы сухих веществ из выражения
(20) к массе обжаренного сырья из выражения (14):
(А [100а 4- т (100— X)] ?Л(100 — X) 1
г=ш |	100-100	100	]ID0-
1 Сухими веществами сырья привито называть ту часть навески, которая
остается после высушивании ее в сушильном шкафу до постоянной массы.
Поскольку в сухой остаток включается и бывшее в навеске масло (улету-
чивается только влага), то оно также засчитывается в сухие вещества полу-
фабриката. Это соответствует в повышению пищевой ценности обжаренного
сырья, ибо жир обладает наибольшей калорийностью нз всех пищевых ве-
ществ.
125
окончательно
1(Юо
'-W-* + m-
(21)
Пример. Содержави» сухих вещест» в лухе до обжарки 13% Видимая
ужарка нормируется в размере 60 %, а впиты веем ость масла в обжаренном
сырье должна составлять 27%. Тогда содержание сухих веществ в обжа-
ренном луке
10013
100—50
+ 27-БЗ%.
Поскольку величины а. X н т оговариваются в технологи-
ческих инструкциях, возможные расхождения между содержа-
нием сухих веществ по лабораторным анализам и расчету по
формуле (21) должны явиться основанием для поисков наруше-
ний технологического регламента. Практически расчет содержа-
ния сухих веществ в обжаренных овощах представляет интерес
только в производстве овощной икры, в которой этот показа-
те1ь оговаривается соответствующим ГОСТом.
С увеличением содержания сухих веществ уменьшается пока-
затель, который в теории массообменных процессов типа сушки
и обжарки прпнято называть влагосодержаннем V— отноше-
ние массы влаги к массе сухих веществ в сырье (в %):
100—в	100—г
U.---------100.	U — —-----100.	(22)
Так, в приведенном примере влагосодержанне сырого лука
100—13
(/*=—13--- 100- 669%, а влагосодержанне после обжарки
С— 1<У3 100=89%.
Показатели качества сырого и обжаренного продукта (а, г,
т. U, IF), а также основной технологический норматив — види-
мый процент ужаркн X для разных видов сырья неодинаковы,
часть нз ннх регламентирована соответствующими ведомствен-
ными указаниями. Сводка регламентированных и расчетных
значений этих показателей применительно к некоторым видам
овощей приведена в табл. 5.
Таблиц»5
Сыры	Вадв- ужарка, %	Впала. оа наел, %	Истжа вая ужарка. %	Содержащее сухая веществ, <	Ваагосодержа- *. %
				а	 обжлревои 	Продукта	©Зжаре». сырж «ОГО лро- ДУ*’«
Морковь	45 50 12,0 52—56 12,0	34—36	733 199—178 J1VK	50	27,0	64	13.0	53	669	89 fieiue коренья	35	13,0	43	20.0	44	400	128 Баклажаны целые	32—35	11,0	39—42	6.5	20.5—21.0	1438	388—376					
126
Как отмечалось ранее, золотистая корочка карамелизован-
ных углеводов образуется тогда, когда влагосодержанне сырья,
особенно в поверхностном слое, понизится настолько, что это
даст возможность температуре материала возрасти выше 100 °C
(обязательное условие для эффективной карамелизации). Для
моркови, например, влагосодержанне должно понизиться при-
мерно с 700 до 375%. Если учесть, что конечное влагосодержа-
нне готового полуфабриката по табл. 5 составляет около 200%,
то получается, что образование корочки происходит где-то не-
задолго до конца процесса.
Что касается режимов обжарки — температуры и продолжи-
тельности, оин установлены эмпирически, т. е. без особого на-
учного обоснования. Однако в свое время В. Н. РасходовоА
были выполнены ценные гистохимические исследования измене-
ний растительной ткани при обжарке, которыми можно вос-
пользоваться прн изыскании оптимальных параметров процесса.
Так, было выяснено, что прн высокотемпературной обработке
растительная ткань (моркови) последовательно проходит сле-
дующие стадии: теплового окоченения, набухания, внутреннего
испарения, деформации и деструкции, химического разрушения.
На стадии теплового окоченения видимых нарушений в кле-
точной структуре не наблюдалось, за исключением коагуляции
протоплазматического вещества. Эта стадия является началь-
ной фазой превращений растительной ткани при обжарке и про-
текает при умеренных температурах
Стадия набухания характеризуется началом парообразова-
ния, в результате чего объем клеток увеличивается, они стано-
вятся гораздо крупнее, чем до нагревания, поэтому под микро-
скопом кажутся набухшими, коагулированное вещество уплот-
няется. На этой стадии парообразование только начинается, но
пар еще не выходит за пределы ткани.
На стадии внутреннего испарения значительная часть влаги
в виде пара выходит из клетки, которая прн этом уменьшается
в размерах, сжимается, форма клеток Сильно нарушается. На
этой стадии начинается потеря клеточного строения ткани, по-
являются воздушные полости. Практикой установлено, что
именно на этой стадии достигаются оптимальный процент ужар-
ки н необходимое влагосодержанне. когда сырье следует уби-
рать нз паромасляной печн.
Если продолжать обжарку, то наступает четвертая стадия —
полной деформации и деструкции, при которой клеточная струк-
тура полностью теряется, ткань становится сухой, плотной,
кристаллов каротина в ней не видно. Такое сырье уже являет-
ся пережаренным.
Действие высоких температур на обжариваемое растнтечь-
ное сырье не ограничивается стадией деформации. Следующим,
последним, этапом является стадия химического разрушения
ткани. Ткань приобретает темно-коричневую окраску, становнт-
127
ся вязкой, склеивающейся прн резке. Клеток в ней совершенно
нс видно, в некоторых случаях ткань обуглена.
Названные стадии изменений растительной ткани наблюда-
ются прн любых повышенных температурах обжарки, однако
чем ниже температурный уровень процесса, тем больше требу-
ется времени для достижения той или иной стадии, а чем тем-
пература масла выше, тем короче процесс. Прн выборе режима
тепловой обработки стремятся к тому, чтобы он не был ни
слишком затянутым, нн слишком быстрым, когда одна стадия
так быстро сменяет другую, что можно проглядеть оптималь-
ную фазу — внутреннего испарения, и сырье окажется в стадии
полной деформации или химического разрушения. С этой точки
зрения неприемлемым является, например, температурный уро-
вень в 105°C, прн котором стадия внутреннего испарения дости-
гается только через 30 мни. Прн температурах же порядка
150—160 °C изменения в моркови протекают так быстро, что
уловить необходимый момент окончания обжаркн становится
невозможным. Вот почему овощи обжаривают прн температу-
рах 130—140®С.
Это положение подтверждено результатами исследований
А Н. Мальского по кинетике изменения влагосодержания мор-
кови при разных температурах обжаркн (рис. 18). Если принять
(по табл. 5). что оптимальное влагосодержание обжаренной
моркови должно составлять 200%, то это значение достигается
при 140°C через 5 мни, при 130 °C — через 10 мни, прн 120°C —
через 15 мни, а прн 110гС только через 25 мин от начала об-
жаркн.
Немалое значение для аппаратурного оформления процесса
обжаркн, как это будет впоследствии пояснено, имеет так на-
зываемая усадка сырья, т. е. уменьшение объема овощей при
обжарке. Из рис. 19 видно, что в течение первых же минут об-
жарки овощи уменьшаются в объеме примерно на 30—40%.
Ряс 18, Изменение влагосодержаиии
моркови в процессе обжарки при
температуре масла (в “С):
i - ПО. — 120: 3—130. 4 — 140
Рве 19. Изменение объема кабачков
прв разных температурах обжаркн
(в-су
I _ по. J — 120. • - 130: 4— 140
128
Таким образом, вопрос получения обжаренного сырья над-
лежащего качества, в котором бы гармонично сочетались та-
кие показатели, как видимая ужарка, содержание сухих ве-
ществ, влагосодержание, содержание жира, достаточно сложен.
И еще большую проблему в процессе обжаркн представляет
рациональное расходование масла и сохранение высокого каче-
ства его. Многолетним опытом эксплуатации паромасляиых пе-
чей прн обжарке овощей и рыбы установлено, что прн непра-
вильной организации технологического процесса качество масла
прн обжарке настолько быстро ухудшается, что иногда букваль-
но через 3—4 дня оно становится непригодным для пищевых
целей н может быть использовано только на технические нужды.
Актуальность этой проблемы не вызывает сомнения, если
учесть относительно большую стоимость н дефицитность расти
тетьных масел по сравнению с овощами, а также тот факт, что
ухудшение качества масла неминуемо приводит к понижению
качества обжариваемого в этом масле сырья.
Для того чтобы уяснить причины ухудшения качества масла
при обжарке, следует ознакомиться с теми изменениями, кото-
рые происходят в масле прн тепловой обработке.
А. И. Сакович и Б. В. Зозулевнч показали, что характер со-
ответствующих изменений зависит от условий, при которых про-
исходит нагревание масла. Оказывается, что если нагревать
масло при 135—140 °C без доступа воздуха н че производить
в нем обжаркн сырья, то даже за 150 ч тепловой обработки
качество масла практически не изменяется. Таким образом, са-
ма по себе высокая температура не вызывает каких-либо прев-
ращений в масле.
Очень заметные изменения качества происходят при нагре-
вании масла в присутствии воздуха. В этом случае в результа-
те полимеризации, а также присоединения кислорода воздуха
по месту двойных связей ненасыщенных жирных кислот, являю-
щихся компонентами триглицеридов, молекула масла тяжеле-
ет, увеличиваются его плотность, вязкость, масло темнеет. Осо-
бенно заметны эти изменения, если велика удельная площадь
поверхности соприкосновения воздуха / с маслом. Так, если /
составляет 0,33 см2/г. то йодное число масла за 180 ч нагрева-
ния прн 135—140 °C понижается со 125.5 до 78.2, цветное число
увеличивается с 5,0 до 35,9, а вязкость возрастает с 12,0 до
€41,0 сПз. В то же время изменения кислотного числа невели-
ки: с 0,5 до 2,43. Нужно, однако, сказать, что в реальных усло-
виях обжарки сырья в паромасляиых печах изменения, связан-
ные с влиянием кислорода воздуха, невелики, так как удельная
площадь поверхности соприкосновения воздуха с маслом в пе-
чах очень мала, порядка 0,05 см’/г.
Наибольшие изменения качества масла происходят прн дей-
ствии водяных паров на горячее масло. В этом случае резко
возрастает кислотное число (с 0,5 до 52.13 за ПО ч нагревания
прн 135—140°C), что объясняется гидролизом жнра. проходя-
9-205	129
щего по схеме:
CH.OOCRi	сн,он
^HOOCR, + ЭН,О ► R1COOH + R.COOH + R.COOH + <!н0Н .
fkijOOCR,	<!н,он
где Ri.Ri.Ri — радикалы жирных кислот.
Таким образом, прн прохождении водяных паров через мас-
ло образуются свободные жирные кислоты типа олеиновой,
пальмитиновой, стеариновой и т.п. и глицерин. Наличие сво-
бодных жирных кислот придает маслу горечь и свидетельству-
ет о его порче.
Глицерин при высокой температуре также способен разла-
гаться, превращаясь в альдегид, называемый акролеином:
СН.ОН	сн,
<!нон----► 2Н.О + СН .
cin.OH	ioH
Акролеин при этом имеет газообразное состояние и оказы-
вает слезоточивое действие.
Заметно изменяются в этих условиях и другие показатели
качества: цветное число возрастает с 5,0 до 111,2, а вязкость —
с 12,0 до 27,2 сПз.
Поскольку наиболее характерным показателем, свидетель-
ствующем о порче масла прн обжарке сырья в паромасляных
печах (в которых через горячее масло проходят большие массы
водяных паров, испаряющихся из сырья), является кислотное
число, то издавна были установлены в нормативном порядке
предельные значения его, выше которых масло не разрешалось
использовать для обжарки в нем сырья.
Первоначально, когда закономерности процесса обжвркн etne не были
установлены в меры по предотвращению быстрого роста кислотного числа не
были разработаны, предельную величину кислотного числа, выше ноторого
масло считалось непригодным к работе, пришлось определять в 12. что
является довольно высоким значением, если учесть, что в пастояшее время
этот предел снижен до 4.5. Однако и этот высокий предел достигался порою
довольно быстро, за 3—4 дня, после чего масло приходилось удалять из
печи иак непригодное дли пищевых целей А твк как загрузка масла в печах
доходила до 4000 кг, то катастрофически быстрей и невосполнимая порча
его в процессе обжарки представляла в то время серьезную проблему
Е. И. Петропавловский и Н. И. Смирнов, анализируя техни-
ку обжарки сырья в паромасляных печах на различных кон-
сервных заводах, обратили внимание на то, что поворотным
пунктом, от которого зависит кинетика порчи масла, является
момент долнва свежего масла в печь, который в те времена
производился периодически, обычно одни раз в сутки. К началу
работы масло наливали в печь почти доверху н обжаривали
в нем сырье до тех пор, пока в результате уноса значительной
130
(23)
части масла, впитавшегося в сырье, не создавалась угроза ого-
ления слоя сырья в корзинах. В это время, как правило один
раз в сутки, доливали масло в печь. Доливать разрешалось
только свежее масло. Таким образом, в момент долива к неко-
торому количеству масла, побывавшего в работе, кислотное
число которого заметно повысилось, добавлялось определенное
количество свежего масла с невысоким кислотным числом (для
подсолнечного нерафинированного масла, которым пользова-
лись в то время, оно составляет около 2). Получалось, что по-
работавшее масло разбавлялось свежим, в результате чего кис-
лотное число усредненного масла снижалось, н обжарку мож-
но было продолжать.
Кислотное число масла после долива можно рассчитать по
формуле для средневзвешенных чисел:
6.5^0^
Gj+Cj
где S«p — кислотное число масла после долива; б| — количество поработав-
шего масла  печи я моменту долива; St — кислотное число поработавшего
масла; Ся— количество доливаемого свежего масла; —кислотное число
свежего масла.
Из выражения (23) ясно, что величина кислотного числа
масла после датива 5ср зависит в основном от соотношения
между массами масла, побывавшего в работе Gt и доливаемо-
го, свежего Ga- Если к моменту датива в печи будет много
масла с повышенным кислотным числом Si, то прн добавлении
небольшого количества свежего масла с малым значением кис-
лотного числа Sj кислотное число смеси будет ненамного от-
личаться от кислотного числа поработавшего масла. Если же
к моменту долива в печи останется мало поработавшего масла,
а свежего масла будет долито много, то эффект от разбавления
будет, естественно, значительным и кислотное число поработав-
шего масла после долива заметно уменьшится.
Исходя из этого, авторы предложили определять эффект
разбавления поработавшего масла свежим так называемым ко-
эффициентом сменности (который впоследствии стали называть
в литературе коэффициентом сменяемости) масла К. который
представляет собой отношение суточного расхода масла W ко
всему количеству масла в печи Г):
K—V/D.	(24)
Вероятно, было бы понятнее, если бы W обозначало кати-
чество доливаемого в сутки масла, а не расходуемого, однако
фактически это одно и то же: сколько расходуется, столько и
должно быть долито. Что касается выбранной единицы време-
ни (сутки), то авторы исходили нз того, что наименьшие изме-
нения масло претерпевает в первые 30 ч обжаркн.
Логическим выводом всех этих рассуждений и выкладок
явился предложенный Е. И. Петропавловским и Н. И. Смнрно-
»•	131
Рис 20. Риз деление столба мас-
ла на слои
вым принцип высокой сменяемо-
сти. Обследовав и обсчитав с
этих позиций работу паромасля-
ных печей на нескольких кон-
сервных заводах, авторы показа-
ли, что результаты были лучше
там, где коэффициент сменяемо-
сти был выше.
Предложенные Е. И. Петро-
павловским и Н. И. Смирновым
понятие о коэффициенте сменяе-
мости масла и принцип высокой
сменяемости сыграли в свое вре-
мя большую роль в совершенст-
вовании процесса обжарки сырья
в растительном масле в его ап-
паратурном оформлении, ибо ука-
зали пути дальнейшего развития
технологии обжарки.
Эти пути диктуются выраже-
нием (24), из которого следует,
что для увеличения коэффициента сменяемости маоа необхо-
димо стремиться к увеличению суточного расхода масла U7
и уменьшению общего его количества в печи к началу рабо-
ты D.
Какое же количество масла необходимо держать в печи и
что нужно сделать, чтобы это количество было минимальным?
Для удобства обсуждения было предложено мысленно рас-
пределить весь столб масла в печи по высоте на 3 слоя
(рис. 20): верхний над змеевиками, средний, в который погру-
жены змеевнкн, и ннжннй — под змеевиками, который отделяет
змеевики от поверхности воды.
Поскольку сырье находится в верхнем слое н именно в нем
протекает процесс обжарки, этот слой получил название рабо-
чего, нлн активного. Его высота равна hB. >.
Остальные два слоя называются пассивными н распределя-
ются на средний пассивный высотой Ле.  н нижний пассивный
ВЫСОТОЙ h„ п-
Для максимального снижения общего количества масла
в печи необходимо стремиться к тому, чтобы высота каждого
из этих слоев была минимальной.
Говоря о верхнем активном слое, нужно отметить, что высо-
та его зависит прежде всего от высоты слоя загружаемого
в печь сырья, которое должно быть обязательно покрыто мас-
лом. Однако было бы нелепо делать вывод о том. что высоту
слоя сырья нужно максимально снижать, ибо это привело бы
к резкому уменьшению производительности обжарочного аппа-
рата. Наоборот, нужно стремиться максима тьно. но в пределах
допустимого, увеличивать загрузку печи сырьем с целью мак-
132
снмального съема сырья с единицы поверхности, или. как гово-
рят, зеркала масла в печи.
Однако если чрезмерно увеличить высоту слоя сырья в пе-
чи, то это может привести к неравномерной обжарке нижнего
и верхнего слоев, ибо температура нижнего, примыкающего*
к змеевикам, слоя значительно выше температуры верхнего
слоя, поскольку температура масла по мере удаления от по-
верхности нагрева снижается. Максимальная высота слоя
сырья диктуется необходимостью равномерной обжарки его.
Эта высота для каждого вида сырья устанавливается экспери-
ментально. Так, для моркови она находится в пределах 85—
115 мм.
А какой же должна быть высоста активного слоя масла?
Если налить масло с таким расчетом, чтобы как раз покрыть
сырье, то как только первые порции обжаренного сырья вый-
дут нз печи н унесут с собой часть впитанного масла, верхний
слой сырья неминуемо оголится. И по мере продолжения об-
жарки все ббльшая часть сырья будет находиться вне масла.
Этого допускать нельзя. По-виднмому, при периодической систе-
ме долива в печи кроме того минимального количества масла,
которое технически необходимо для покрытия сырья, должен
быть еще некоторый запас, размер которого не может быть
меньше того количества масла, которое расходуется в проме-
жутках между доливами.
Таким образом, если обозначить минимальное, технически
необходимое для покрытия слоя сырья в печн количество мас-
ла через dt а его запас через z, то общее количество маслв
в печн должно составлять
D — d + t.	(25)
а коэффициент сменяемости К можно обозначить в общем виде
K-F/fd-f-i).	(26)
Таким образом, если долив производится один раз в сутки,
то запас должен равняться суточному расходу масла, а коэф-
фициент сменяемости прн долнве такой периодичности составит
J(-V(d + F).	(27)
Если доливать масло чаще, например 2 раза в сутки, то тре-
буемый запас уменьшится вдвое, а коэффициент сменяемости
из-зв этого увеличится:
K-=V/(d + F/2).
Еще больше увеличится коэффициент сменяемости прн до-
ливе масла 3 раза в сутки, так как второе слагаемое в знаме-
нателе выражения (27) уменьшится еще больше:
K=t/(d + F3).
Именно таким простым рассуждением А. И. Сакович при-
шел к логическому выводу о том, что если долив производить
133
бесконечно часто, то величина запаса г будет равна IF/oo,
т. е. обратится в нуль, а коэффициент сменяемости прн беско-
нечно частом, т. е. прн непрерывном, доливе будет иметь наи-
большее в данных условиях значение
= W!d.	(28)
При непрерывной системе долива никакого запаса масла
сверх минимального, технически необходимого, для покрытия
слоя сырья в печи, держать не нужно. Да н сама логика не-
прерывного процесса обжаркн это подсказывает. Сырье посту-
пает в ванну печн непрерывно, непрерывно передвигается, об-
жариваясь, вдоль ванны к разгрузочному концу н непрерывно
выгружается нз печн. Следовательно, и масло на впитывание
тоже расходуется непрерывное Естественно, что н пополнение
этого расхода также должно происходить не периодически, а
непрерывно.
Предложенная А И. Саковичем идея о непрерывном доли-
ве масла в обжарочную печь явилась следующим после работ
Е. И. Петропавловского и Н. И. Смирнова важнейшим этапом
на пути решения проблемы рациональной организации процес-
са обжарки сырья и ликвидации отходов масла, связанных
с его порчей в процессе обжарки.
Осуществить непрерывный долив масла в обжарочную печь
технически нетрудно. Достаточно лишь установить поплавковый
регулятор уровня в бачке, сообщающимся с ванной печи, и мас-
ло в аппарат будет поступать непрерывно, в полном соответст-
вии с его непрерывной убылью.
Итак, если долив масла осуществлять непрерывно, то мак-
симальную величину верхнего активного слоя в печи можно
определить в 85—115 мм.
Теперь о величине среднего пассивного слоя масла. Высота
его зависит от дна метра змеевиков и количества рядов, в ко-
торое уложена поверхность нагрева по высоте. В этом отноше-
нии бывали печн с однорядными, «пол утор а рядным и» (трубы
нижнего ряда располагались в шахматном порядке относитель-
но труб верхнего ряда), двух-, трех- и более ряднымн змееви-
ками.
Казалось бы, с позиций достижения минимальной высоты
среднего слоя лучше всего было бы устанавливать только од-
норядные змеевики. Так в свое время на некоторых заводах
н делали. Однако в этих случаях для того чтобы уложить в ап-
парат требуемую по расчету поверхность нагрева, приходилось
ванну печн делать длинной, порядка 9—11 м Прн этом количе-
ство масла как в среднем слое, так н общее увеличивалось. По-
верхность нагрева получалась некомпактной, а сам аппарат
громоздким.
Для определения компактности поверхности нагрева кон-
структоры издавна предложили понятие об удельной площади
поверхности нагрева р, которая обозначает площадь змеевн-
134
ков F (в м2), приходящихся на 1 м2 пчощадн поверхности мас-
ла («зеркала») в печн z: p=F/z. При этом было принято, что
достаточно компактная поверхность нагрева получается прн
р—5.5-^-6.5 м’/м3, а еще лучше, если р находится на уровне
9—10 м2/м3, как это имеет место в современных типах аппа-
ратов.
Практика показала, что в эксплуатационном отношении не-
удачными являются как однорядные, так н многорядные (7—
8 рядов) змеевики н что одним нз наиболее подходящих вари-
антов являются двухрядные змеевики, изготовленные нз оваль-
ных (длинная ось — по высоте) труб, полученных путем сплю-
щивания круглых Общая высота такой поверхности нагрева
несколько больше, чем у двухрядных змеевиков круглого сече-
ния, однако небольшой проигрыш по высоте компенсируется
выигрышем в общей площади поверхности змеевиков, которых
по ширине печн можно уложить больше, чем круглых.
По-вндимому, о компактности поверхности нагрева и всей
печн в целом целесообразно судить не только по удельной пло-
щади поверхности нагрева, но и по двум другим показателям:
удельному количеству масла в печн и удельной производитель-
ности аппарата.
Поскольку, имея в виду повышение коэффициента сменяе-
мости, мы должны стремиться к минимальному количеству мас-
ла в печн, в понятие о компактности поверхности нагрева н все-
го обжарочного аппарата должно входить значение удельного
количества масла в печн т (в кг/м?):
где М— общее количество масла в печн.
И действительно, распространенная еще недавно в консерв-
ной промышленности обжарочная печь М-8 с двухрядными змее-
виками, удельная площадь поверхности которой считается по
нынешним нормам вполне удовлетворительной (р = 5,8 м3/м3),
характеризуется весьма небольшим значением коэффициента
сменяемости: К—0,4—0.5. Показатель удельного количества
масла т для этой печн составляет 47 кг/м2.
Современная же печь АПМП-1, удельная площадь поверх-
ности нагрева которой несколько выше, чем печн М-8, н равна
7,6 м*/м3, характеризуется резко увеличенным значением коэф-
фициента сменяемости: К= 1.74-2,0. Видимо, это связано с го-
раздо меньшим значением удельного количества масла т—
=20.9 кг/м2.
Высоким значением коэффициента сменяемости (К—3,б4-
4-4,2) характеризуется модернизированная печь АПМП-2, име-
ющая такую же удельную площадь поверхности нагрева, как
и модель АПМП-1, но показатель удельного количества масла
которой составляет лишь 9,9 кг/м2 — в 2,1 раза меньше, чем
в предыдущем случае.
135
Такны образом, первейшим показателем, характеризующим
компактность поверхности нагрева и позволяющим прогнозиро-
вать коэффициент сменяемости масла (иными словами — каче-
ство масла в процессе обжаркн). является не удельная пло-
щадь поверхности нагрева (величина, в которой не участвуют
ни количество масла в печи, ни производительность аппарата),
а удельное количество масла т — количество масла в печи,
приходящееся на 1 м2 площади поверхности нагрева змеевиков.
Желательно, чтобы т имело небольшие значения, порядка 10—
20 кг/м2. Печи, характеризующиеся величиной т = 404-50 кг/м*
н выше, в процессе эксплуатации характеризуются недостаточ-
ным значением коэффициента сменяемости (ниже единицы).
Если одни нз отмеченных показателей характеризует ком-
пактность печи по влиянию на качество масла и обжаренного
сырья, то удельная производительность печи g, под которой по-
нимается съем продукции с 1 м2 «зеркала» масла в печи в час
характеризует компактность конструкции с точки зре-
ния ее производительности.
В этом отношении весьма показательно сравнение современ-
ных печей М-8 и АПМП. Обе конструкции близки по занимае-
мым площадям (G.93 н 5,95 м2), но имеют разную производи-
тельность: печь М-8—1200 кг/ч, печи АПМП — 2000 кг/ч. Отсю-
да показатель g в первом случае составляет 173 кг/(м3 ч), во
втором — 336 кг/(м2-ч), т. е. печь ЛПМП более компактна по
производительности, чем печь М-8.
Таким образом, конструируя обжарочные аппараты, следует
ориентироваться на оптимальное сочетание этих двух показате-
лей, тогда печь получится высокопроизводительной прн отно-
сительно небольших габаритах, а качество масла в процессе
обжарки будет высоким.
Для иллюстрации приведем соответствующие хараитеристикн конструк-
ций обжарочных аппаратов, некогда установленных на ряде консервных за-
водов, в сопоставлении с показателями современных паромасляных печей
(табл 6) Из приведенных данных видно, что устарелые конструкции паро
масляных печей были малопроизводительны в пределах 56— 136кг/(м3>ч».
некомпактны по птощали поверхности нагрева (т в пределах 52—86 кг/м’)
и характеризовались коэффициента мн сменяемости меньше единицы
(Л' а пределах 0.42—0,71). Несколько выше по удельной производительности
современная печь М-8 (£-173 кг/(м3ч)1. но площадь поверхности нагрева
ее мало компактна (т-47 кг/м1) н коэффициент сменяемости ««высок (К-
-0.4—0.5). От этих печей выгодно отличаются по своим характеристикам
современные печн АПМП, удельная производитетьность которых гораздо
выше чем печн М-8 (336 кг/(м’-ч)]. в компактность поверхности нагрева н
коэффициент сменяемости масла резко оптимизированы (т-10—21 кг/ма,
К-1,7—4,2).
Высокие показатели конструкции печей АПМП связаны
с поддержанием стабильной температуры масла по всей длине
печи за счет ступенчатой поверхности нагрева — трехрядкой
с распределением 65% площади поверхности нагрева в первой
половине длины печи и 35% — во второй прн двухрядном рас-
положении труб. Авторы конструкции учли фактор усадки
136
Таблицj6
Печь	Габарштяыг ромерм (LXB). м	Прсяа- »ОДИ- тель- кость <?. «М	Кояффиов- еят смекм- мостм «ос- ла К	Уде.хыю* количество 1 и* оомрх* яостм нагре- ва. т. кг'м1	ЬдельваЯ ВрОМТВСДЯ- телммость ле масла "г (ы> ч)
С двухрядными змее- виками (завод М 2, Симферополь)	6,75 0,82	750	0,56	74	136
С однорядными змее никами (конструкции ВНИИКП)	11X1.м	700	0,42	86	56
С поверхностью на- грева нз 2 рядов сплошных	труб (Одесский консерв- ный завод)	2,12x0.72	170	0.71	52	III
М 8 с двумя рядами сл ношенных труб	6.25x1,11	1200	0.4—0.5	47	173
АПМП-1 с двухсту- пенчатой поверхно стыо нагрева н 3 н 2 рядов сплющенных	5 < 1,19	2000	1.7-2,0	21	336
АПМП-2 с двухсту- пенчатой поверхно стью нагрева и 2 и	5X1,19	2000	3,6—4.2	10	336
I ряда сплющенных
труб
сырья в процессе обжаркн и уменьшили благодаря этому высо-
ту слоя масла во второй половине печн. В печах с обычной не-
ступенчатой поверхностью нагрева высота активного слоя масла
из-за усадки сырья значительно больше той, которая необходи-
ма для покрытия слоя сырья.
Теперь относительно высоты нижнего пассивного слоя. Этот
слой, как отмечалось ранее, должен изолировать змеевики от
воды. Для этой цели впочне можно было бы ограничиться вы-
сотой всего 15—20 мм. Однако для поддержания такой мини-
мальной высоты необходимо располагать приборами для реги-
страции местоположения линии раздета масло — вода и уст-
ройствами для регулирования этой линии.
Как для регистрации нижнего уровня маета, так и для ре-
гулирования ее рационально использовать принцип разной
электропроводности масла н водопроводной воды. Последняя
хорошо прово тит электрический ток, масло же является ди-
электриком. Схема прибора для регистрации н световой енгиа
лизацнн о местоположении линии раздела масло — вода, пред-
ложенная К. Г. Петриком и А И Саковичем, показана на
рнс. 21. Прибор снабжен двумя электродами, одни нз которых
погружен в масло, другой—в воду. Расстояние между ними
по высоте составляет 15—20 мм. Оба электрода подключены
137
Рис 21. Схемы контролнровоивя лн-
нни раздела масло— вода в паро-
маслякых печах
к одной фазе электросети и яв-
ляются, таким образом, фак-
тически одним электродом с
«расщепленным» концом. Дру-
гим. парным, электродом яв-
тяется сама металлическая
ванна печн. заземленная через
водопровод. Электрическая
цепь замыкается через тот нлн
через те электроды, концы ко-
торых погружены в воду. На
каждом нз электродов имеется
электрическая лампочка: на
нижнем, погруженном в воду.
зелеиая. на верхнем, погру-
женном в масло, красная. При
нормальном положении линии
раздела светится только зеле-
ная лампочка. Если же уро-
вень воды поднимется и коснется верхнего электрода, который
прн нормальных условиях должен находиться в масле, то элек-
трическая цепь замкнется также через верхний электрод. При
этом вспыхивает красная лампочка, сигнализируя об угро-
жающем подъеме уровня воды и необходимости понизить его.
Если же уровень воды понизится, то н ннжннй этектрод ока-
жется в масле, прн этом зеленая лампочка погаснет Это сви-
детельствует о том, что высота нижнего уровня масла слишком
возросла, н линию раздела масло — вода нужно поднять. Для
регулирования нижнего уровня масла существуют ручные при-
способления и автоматические схемы, позволяющие поддержи-
вать высоту нижнего пассивного слоя в диапазоне 15-20 мм.
Рассмотрим теперь факторы, определяющие суточный расход
масла W.
Когда говорят о суточном расходе масла, имеют в виду по-
лезный расход, связанный с норма тьиым впитыванием масла
в обжариваемое сырье. Поэтому для увеличения суточного рас-
хода масла необходимо увеличить производительность обжа-
рочной печи: чем больше пройдет в единицу времени через ап-
парат сырья, тем больше будет унесено впитавшегося в сырье
масла, т. е. тем больше будет W
Основные мероприятия по увеличению производительности
паромасляиых печей сводятся к стедующему:
печь должна быть механнзнрована с таким расчетом, чтобы
загрузка сырья в сетки (или на транспортирующее полотно),
передвижение сеток через ванну, вытаскивание из ванны н опо-
рожнение проходило механизированно, беспрепятственно, чего
трудно добиться прн ручной работе;
механизация должна обеспечить максимальное использова-
ние зеркала масла к всего объема маета в активном слое. При
138
правильной механизации печь должна быть максимально за-
гружена сырьем; сетки должны опускаться в ванну печи верти-
кально, чтобы не было «мертвых», не использованных мест нлн
участков у торцов печн Необходимо также, чтобы сетки шли
по возможности теснее к змеевикам, чтобы зазоры между сет-
ками и длинными сторонами ванны, а также между собой были
минимальны;
желательно, чтобы печн работа!и круглосуточно. Прн про-
чих равных условиях лучше, чтобы однв печь работала в 3 сме-
ны, чем 3 печн в I смену;
необходимо избегать перерывов в работе печн, простоев.
Кроме перечисленных требовашГй к механнзацнн обжароч-
ных печей необходимо еще обеспечить хорошую циркуляцию
масла от нагревательных элементов к обжариваемому сырью
и обратно, доступность змеевиков для чистки и минимальные
потери масла с движущимися частями аппарата.
Процесс обжарки зачастую завершается охлаждением сырья
перед его фасовкой в тару. Это делается в тех случаях, когда
сырье приходится укладывать в тару руками. Самый простой
способ охлаждения заключается в том, что обжаренное сырье
помещают в протнвнн, которые кладут на этажерки и дают
сырью самопроизвольно остыть на воздухе. Поскольку коэффи-
циент теплоотдачи от сырья к воздуху очень невелик, то такое
охлаждение происходит долго, около 40 мин. К недостаткам
этого способа относится еще н потребность в больших площа-
дях для этажерок в цехе и микробное обсеменение сырья в про-
цессе длительного пребывания на открытом воздухе. Кроме то-
го, процесс является ручным н периодическим.
Процесс воздушного охлаждения можно интенсифицировать
и механизировать, если применить для этой цели охладители —
камеры, через которые на цепях передвигаются в вертикаль-
ном нли горизонтальном положении сетки с обжаренным сырь-
ем, обдуваемые наружным воздухом, прокачиваемым через ка-
меру с помощью вентилятора. Из-за некоторого увеличения ко-
эффициента теплоотдачи к воздуху благодаря движению послед-
него время охлаждения сокращается примерно до 25 мни, ио
остается еще довольно большим.
Можно очень быстро охладить обжаренное сырье в так на-
зываемых жидкостных охладителях, погружая горячий продукт
в холодное масло. Время охлаждения сокращается до 3—4 мни.
Однако из-за конденсации водяных паров в капиллярах обжа-
ренного материала образуется вакуум, из-за чего в сырье впи-
тывается дополнительное количество масла, что нежелательно
Быстрого охлаждения обжаренного сырья можно достигнуть
в вакуумных камерах. Как только создается вакуум, темпера-
тура продукта понижается до того уровня, который соответст-
вует данному пониженному давлению Желательно только раз-
работать для этой цели непрерывнодействуюшне аппараты.
ГЛАВА 6
УКЛАДКА ПРОДУКТОВ В ТАРУ
И ЕЕ ГЕРМЕТИЗАЦИЯ
Продукт, прошедший необходимую технологическую под го»
товку, укладывают в тару: банки, бутыли, бочки, тубы и др.,
также прошедшие необходимую подготовку. Из тары с продук-
том удаляют воздух (эксгаустнрование) и затем ее герметизи-
руют.
ТАРА ДЛЯ КОНСЕРВОВ
В настоящее время основными видами тары в консервной
промышленности являются металлические (в частности, жестя-
ные) и стеклянные банки. Каждый нз этих видов тары нмеет
свои специфические особенности, достоинства и недостатки.
Жестяная тара легкая, масса ее прн равном объеме пример-
но в 3 раза меньше массы стеклянной тары. Масса жестяной
тары по отношению к массе продукта составляет всего 10—
17%, для стеклянной тары это отношение находится в интер-
вале 35—50%.
Жестяная тара прн толчках, ударах, падении подвергается
лишь деформации, а стеклянная — разрушается и даже порою
при открывании банок
Жестяная тара нечувствительна к перепадам температур,
стеклянная тара нетермостойка, что осложняет процессы мойки
ее и последующей, тепловой стерилизации консервов.
При фасовке консервов в жестяную тару повышается произ-
водительность труда в консервной промышленности, уменьша-
ются транспортные расходы, устраняется опасность попадания
осколков стекла я стеклянной пыли в продукт» сокращаются
затратьГтруда. особенно ручного^ в процессах транспортировки
тары, ее WftflKii. фасовки в нее продукта. закаткщ_стерилиза-
цин. упаковки консервов и нх транспортировки. Предпочтитель-
нее оказывается жестяная тара в экспедициях, туристических
походах, армейских условиях.
Qдругой стороны, в отличие от стеклянной тары, жестяные
банки подвержены внутренней и внешней коррозии, ня преду-
преждения которой необходимо расходовать дефицитное олово
и дорогостоящие лаки, эмали и краски Благодаря прозрачно-
сти стекла многие виды пищевых продуктов, особенно фрукто-
ьые, фасованные в стеклянную тару, выглядят очень привлека-
тельно, и потребитель может реальнее пре чета вить собе качест-
во приобретенного консерва, чем если продукт находится в
непрозрачной таре.
140
Помимо жестяной и стеклянной тары в консервном произ-
водстве используется также деревянная тара — бочки, ящики;
полимерная, картонная Правда, эти виды тары применяются
для фасовки нёстсрндизуемой продукции. Например, в деревян-
ные бо1Ш1_фа<а кд плодовые полуфабрикаты (сульфнтирован-
иые пюре, соки ц фрукты). рыбные и овощные соления, мари-
нады, в деревянные ящики — сушеные плоды и овощн. повид-
ло. цукаты, в картонные коробки — замороженную продукцию.
В последнее время все более широкое применение в про-
мышленности находит тара из полимерных материалов —лег-
кая. прозрачная, небьющаяся. Однако здесь еще предстоит мио-
ГО ртбуХЫ.
Металлическая тара — это алюминиевые банки и тубы,
а также хромированная и алюминированная жестяная тара.
Металлические банки для консервов изготовляют двух ти-
пов: I — сборные и II — цельные. Банки типа I бывают круглого
и прямоугольного сечения, а банки типа II — круглого и фигур-
ного сечения (прямоугольные, овальные, эллиптические)
Существует свыше 60 металлических банок различной вме-
стимости в диапазоне 50—9590 см3. Перечень и характеристики
наиболее часто используемых металлических банок круглого
сечения приведены в табл. 7.
Материалом для производства консервной жестяной тары
служит белая жесть, представляющая собой тонкопрокатную
сталь толщиной 0,18—0.32 мм, покрытую с двух сторон защит-
ным слоем олова. В зависимости от способа нанесения защит-
ного оловянного покрытия белая жесть выпускается двух ви-
дов— горячего н электролитического лужения.
При горячем лужении подготовленную соответствующим об-
разом черную жесть пропускают через ванну с расплавленным
оловом. При этом не представляется возможным получить тон-
кий (менее 1.5 мкм). регулируемый и равномерный по всей по-
верхности листа слой олова. Потери олова на процессе горячего
лужения значительны. Нанесение слоя олова горячим способом
производится иа сравнительно малопроизводительных агрегатах
Таблица 7
Принятые абооиаяеияя вавок	Вместимость, см»	Наружны* диаметр, мм	Наружная высота, мм	Номер жести дли		Тип
				корпуса бс-пш	вето*	
3	250	103.0	39,0	22	25	11 7	325	76,0	84.0	20	22	I 8	355	103.0	54.0	22	25	I и 1! 9	370	76.0	95.0	20	22	1 12	Б80	103,0	82.0	22	25	I 13	895	103.0	124.0	22	25	I 14	3030	157.1	172.5	25	28	I 15	8880	218.0	250.0	28	32	I						
141
Прн скоростях лужения до 12 м/мни. Как отмечается в литера-
туре. конструкция агрегатов позволяет производить горячее лу-
жение листов только определенных размеров (например,
712x512 мм), что вызывает повышенные потери металла при
раскрое некоторых видов банок.
Электролитическое лужение рулонной жести осуществляется
на высокомеханизированных агрегатах, работающих со ско-
ростью до 540 м/мин, с применением различных типов электро-
литов. После электролиза и промывки ленты, образующие ма-
товое оловянное покрытие, пройдя процесс кратковременного
оплавления, становятся глянцевыми Толщина оловянного по-
крытия прн этом способе лужения может быть резко сниже-
на— до 0.3 мкм. чем достигается значительная экономия олова
(в 2.5 раза по сравнению с горячим лужением) Кроме того,
при электролитическом лужении легко регулировать толщину
слоя н даже получать разную толщину с одной н другой полосы
листа.
VfliH повышения коррознестойкостн белой жестн электроли-
тического лужения ее пассивируют, нанося химическим нли
электрохимическим способом на поверхность луженого листа
оксидные пленки. Обработка полосы жестн производится в рас-
творах хромовой кисчоты или бихромата натрия.
После пассивации иа полосу жестн в агрегате электролити-
ческого лужения наносится тончайшая пленка масла (0.01 мкм).
которая служит дополнительной защитой жестн от коррозии
прн ее транспортировке и хранении, а также предохраняет оло-
вянное покрытие рт истирания. Нанесение мвсла производится
электростатическим способом. В качестве смазки применяется
хлопковое масло нлн синтетические масла.
Многие консервы оказывают сильное агрессивное воздейст-
вие на оловянное покрытие, особенно если оно нанесено элект-
ролитическим способом. Поэтому белую жесть приходится
с внутренней стороны лакировать. Для предохранения наруж-
ной стороны металлической тары от атмосферной коррозии н
для придания таре хорошего товарного вида ее также покры-
вают лаками и красками. Консервные лаки изготовляются на
масляносмольной (копаловой) нлн иа эпоксифенольной основе.
К первому типу относится лак ФЛ-561 (41-К). ко второму —
ФЛ-559. ЭП-527 н ЭП-547.
Подробные сведения о конструкциях и технологии металли-
ческой консервной тары приведены в специальных руководст-
вах, поэтому в настоящем пособии мы ограничимся описанием
лишь наиболее распространенной сборной жестяной цилиндри-
ческой банки.
Цилиндрическая жестяная банка состоит из трех частей
(рис 22): крышки 3, донышка 1 и корпуса 2 Крышка и до-
нышко, которые совершенно одинаковы по конструкции н назы-
ваются концами, присоединяются к отбортованному цилинд-
рическому корпусу прн помощи закаточного шва.
142
Рис. 22 Цилиндрическая
жестяная банка
Рис. 23. Продольный шов
Рис 24. Углошов нз
1 1 слоев жести
Ряс. 25 Последовательность обра-
ботки заготовки корпуса:
I — »аготовка; >— обрубка углов м просеч-
ка: *— аагвб пояс*
Рис. 26. Соединение краев корну- Рис. 27. Углошов из 7 слоев жести
са внахлестку
Как видно нз рисунка, закаточный шов состоит из 5 слоев
жестн, два из которых дает отбортованный корпус, а трн —
крышка
Герметичность закаточного шва обеспечивается не только
плотным сжатием упомянутых слоев жести, но н наличием уп-
лотняющего материала — водно-аммиачиой пасты с различны-
ми на пат ннтел я мн. находящегося в виде тонкой эластичной
пленки на канале подвитого фланца и плотно заполняющего
зазоры между слоями жести. Без уплотнительного материала
даже прн очень сильном сжатии слоев жестн закаточный шов
оказывается проницаемым для воздуха.
Корпус банки образуется после свертывания в цилиндр пря-
моугольной пластины (бланка) жестн, на которой предвари-
тельно загнуты края, и последующего склепывания их «в за-
мок» (рис. 23). Патучнвшийся шов, называемый продольным,
герметизируется путем пропдйкк оловяшю-свинцовым припоем.
Такны образом, продольный шов состоит из четырех слоев
жести. Однако нельзя допустить, чтобы четыре слоя жести ос-
тавались по всей длине продольного шва, иначе при отбортовке
корпуса получалось бы 8 слоев жестн, а в месте стыковки про-
дольного н закаточного швов (в так называемом углошве) об-
разовывалось бы 11 слоев жести (рнс. 24). При такой конст-
рукции продольного шва была бы очень затруднительной нор-
мальная работа герметизирующего органа закаточной машины,
которому пришлось бы, обегая крышку по периметру, совер-
шить «прыжок» с 11 слоев жести (в месте углошва) иа 5 (или
«взбираться» с 5 слоев на II). Поэтому соединение «в замок»
делается не по всей длине продольного шва. С одной стороны
бланка вырубаются углы, а с другой делаются просечки
(рис. 25) в двух местах. Затем образующиеся поля между про-
сечными н обрубленными уголками загибают в противополож-
ные стороны под углом около 145’. После этого из прямоуголь-
ной пластинки формируют цилиндрический корпус и прочно
соединяют его края. При этом по веей длине края—корпуса
соединяются прочным замком, имеющим 4 слоя жести. На тор-
цах же (возле вырубленных уголков) просеченные и загнутые
края пластинки накладываются иа боковую поверхность корпу-
са, образуя после пропайки соединение внахлестку, состоящее
только нз двух слоев жестн (рис. 26), которое при отбортовке
дает 4 слоя. Таким образом, нормальный углошов содержит не
11. а всего 7 слоев жестн н, следовательно, закаточный орган
машины работает в небольшом интервале слоев жестн: от 5 до
7 (рнс. 27).
Конны жестяных банок штампуются, при этом для устране-
ния возможной необратимой деформации под действием внут-
реннего избыточного да в зеин я крышка (донышко) имеет спе-
циальную форму, называемую рельефом (рис. 28). Последний
состоит из кольцевого выступа — бомбажного кольца ы не-
скольких кольцевых ступеней, способствующих упругой дефор -
144
я
В
Ряс 28. Рельеф «овнов:
а—упруги!; б—жестжи!
нации крышки, вздутию ее во
вре м я стери л и зани и.
В главе 9 показано, что
увеличение объема жестяной
банки прн стерилизации благо-
даря вздутию концов является
положительным фактором про-
цесса, снижающим давление
в таре по сравнению с вари-
антом, когда крышки не взду-
ваются (как это происходит, например, при стерилизации кон-
сервов в стеклянной н жестяной таре с применением противо-
давления, препятствующего вздутию крышек).
Наряду с жестью электролитического лужения в последнее
время внедряются новые материалы для изготовления консерв-
ной металлической тары. К ним относятся хромированная лаки-
рованная жесть, алюминий и его сплавы, алюминированная ла-
кированная жесть.
Применение хромированной лакированной жести для изго-
товления консервной тары возможно лишь прн отсутствии пе-
рехода хрома в продукт, ибо хром относится к числу металлов,
содержание которых в продукте ограничивается. Предельно до-
пустимая концентрация хрома в водоемах санитарно-бытового
использования регламентируется в пределах 0,1 мг/л для Сг**
и 0.5 мг/л для Сг3+. Особенно токсичными считаются ноны ше-
стивалентного хрома. Хром, растворяющийся в пищевых про-
дуктах, представляет собой солн трехвалеитного хрома, так
как соединения шестивалентного хрома могут образоваться
лишь в среде, где нмеются сильные окислители, повышенное
давление и высокая температура. Поэтому в консервах, где
отсутствуют вещества, являющиеся окислителями, а давление
в банках прн хранении, как правило, ниже атмосферного, хром
может находиться только в форме Сг3+.
Технология хромированной жестн заключается в том, что
лента тонкой стальной полосы после обезжиривания электро-
литически покрывается слоем металлического хрома толщиной
0,01—0,08 мкм Хромированная полоса проходит дополнительно
ванну пассивации, где на ней образуется слой оксида хрома,
и поступает на участок лакирования н сушки. Нанесение слоя
пищевого лака производится в электрическом поле высокого
напряжения (120—140 кВ). Распыленные частицы лака оседают
на хромированной заземленной полосе равномерным слоем тол-
щиной 3—8 мкм. Сушка лаковой пленки осуществляется за
2—3 с при помощи токов высокой частоты прн температуре по-
лосы 300 °C.
г* Применение для изготовления консервной тары алюминия
н его сплавов в сочетании с лаковым покрытием является перс-
пективным. Как отмечает Я. Ю. Локшнн^в нашей стране благо-
даря значительному росту производства алюминия, л также
40—205
14S
учитывая его безвредность для организма человека, высокую
пластичность, легкость, этот вид тары должен стать одним из
широко применяемых в консервной промышленности.
Лента нз алюминия обладает недостаточной коррознестой-
костью к большинству консервированных пищевых продуктов.
Поэтому такую ленту лакируют, а перед нанесением лака про-
изводят механическ\ю, химическую или Э1ектрохимпческую об-
работку поверхности j для лучшей адгезии лаковой плёнки.
При механической подготовке поверхность ленты обрабаты-
вают щетками или абразивами В качестве химической подго-
товки используют хроматирование в растворах хромовой кислоты
с образованием очень тонких пленок хрома и его окислов.
Зл ектрох ими ческа я обработка, нлн анодирование, производится
в растворе серной кислоты. Цри этом в течение 1 мин обработ-
ки образуется окисная (анодная) пленка толщиной 0,3—
0,4 мкм Далее следуют лакированней сушка. Температура
металла при сушке лаковой" пленки составляет 320сС, продол-
жительность сушки 30—50 с.
Определенную перспективу для изготовления консервной та-
ры Тпгёет алюминированная жестьиЕе получают путем-яанесе-
нпя на прокат топкой стальной ленты слоя алюминия толщи-
ной I—б mkm.j Проносе металлизации производится в атмосфе-
ре глубокого вакуума, (0,13—0.013 Па. 1O~J—10“* мм рт. ст.).
При этом атомы испаренного алюминия конденсируются на по-
верхшцци_стадьшй дщлосы,_темпердтура которой ниже темпе-
ратуры цепаршшого металла Далее следует лакирование алю-
минированной жест*.
Из листового алюминия толщиной 4—5 мм изготовляют так-
же тубы для фасовки пастообразной консервируемой продук-
ции. главным образом для питания детей.
Алюмин левые тубы экономичны в изготовлении и при ис-
пользовании. Стоимость туб, расход материалов, отношение
массы тары к массе нетто значительно ниже, чем соответству-
ющие показатели для стеклянной тары той же вместимости.
Процессы производства туб, наполнения н упаковки легко^юд-
даются механизации н автоматизации на всех участка^.
Тубы, предназначенные для фасовки консервов детского
питания, заполняют со стороны хвостовой части, которая вслед
за тем герметизируется. Герметичность хвостовых швов обеспе-
чивается уплотнительными прокладками, в качестве которых
применяют водно-аммначную пасту, виниловый лак, полоски
латекса н др. Носик тубы герметизирован металлической плен-
кой.
Внутренняя поверхность влюмннневых туб лакируется пи-
щевыми лаками. иа иаружцай сторшш. печатается красочная
этикетка.
Стеклянная тара — банки, бутылки, бутыли — широко рас-
пространена в консервной промышленности для фасовки плодо-
вых я овошных консервов. В отдельные годы выпуск плодо-
146
овощных консервов в стеклянной таре достигал 70—80% обще-
го выпуска консервов Мясные и рыбные консервы редко фасу-
ют в стеклянную тару.
Стеклом называют все аморфные тела, получаемые путем
переохлаждения расплава. Раньше представляли стекло как
определенное химическое соединение кремниевой кислоты, но
проведенные исследования привели к выводам о мнкроиеодио-
родиости аморфной структуры стекла, в которой иашлн более
тонкие структурные образования —кристаллиты.
Основной составной частью промышленных стекол является
кремнезем. Ок вводится в состав стекла в виде кварцевого пес-
ра, являющегося основным видом сырья в стекольной промыш-
ленности. От качества кварцевогопеска во многом зависит ка.
честно стеклотары.”Высокосортные кварцевые пески должны
содержать 99—99,8% SiO2 и 0,2—1% примесей. Оптимальный
размер зерен песка 0,2—0,5 мм, их содержание должно состав-
лять 85—90% общей массы используемой партии песка=
В_состав песка вводятся также следующие вещества! оненд
блраДзШ—с борной кислотой? бурой ил н бу росодерж а щи м
мийералом — ашаритом; оксид алюмниня А1аОз — с глинисты-
ми примесями в песке, сПглВйбЙ, пилинБГй °шпатом, а также
с чистым глиноземом; оксид натрия Na.>Q — с разными видами
содопродуктов (кальцинированная сода, содопоташная смесь,
сульфат натрия и пр ); оксид кальция GaO— через известняк,
мел; оксид магния MgO — через доломит; оксид бария ВаО —
через карбонат, сульфат н интрат бария.
В рецептурах стекла добавляемые окнслы металлов часто
обозначают в общем виде как R2O, RO, RjOi в зависимости от
валентности металла R. Так, рецептура стекла прн выработке
тары на прессовыдувных машинах ПВМ составляет (в %):
R3O—16,5—16.7; RO —8.5—8.7; SiOi + R,O3 —74.6—75.0. В со-
став тарных стекол рекомендуется вводить 3,0—3.5% MgO
н 2,0—3.0% А1,ОЭ.
Процесс производства стеклотары состоит из двух циклов:
получение расплавленного стекла, именуемого стектомассоЙ,
формирование из жидкой стекломассы стеклянных банок и
окончательная их отделка в виде промышленной продукции.
Смесь сырьевых материалов загружается в засыпочный кар-
ман стеклоплавильной печн и проталкивается далее в ванну,
где нагревается и расплавляется сжиганием смеси газогенера-
торного газа и воздуха. Температура варки стекломассы со-
ставляет 1450—1550 °C. Из варочной части стекломасса посту-
пает в студочную часть, в которой температура массы снижает-
ся до 1150—1200*С. после чего она направляется к стеклодела-
тельным машинам.
Для изготовления консервной тары применяется прессовы-
дувная машина типа ПВМ. Изготовление банок производится
в два приема. Сначала прессуется предварительная заготовка —
пулька н окончательно формуется горло стеклянной банки.
10*
147
I	П	Ш а затем заготовка разлунаетгя- сжя-
ГД	ЛЛ	П тым воздухом до нужного размера
I	\	J \ н Ф**РВЫ
• v	|	f I После охлаждения стеклотара под-
(J	J) I вергается отжшу иа отжигательных
I L С| печах'— iqpax. /Трн~ОТЖИгс устраня-
I_	1_	]_j ются остаточные натяжения в стекле,
Рис 29 Типы вевчико. КОТОЯ^--Д^ня^кн Iipiiодддждешш
горловины стеклимой «- стек. 1 явного ЛЗДелиа_ВСЛедсТВН5 JQfO.
ры	что раньше охлаждаются наружные
слон стекла и образуются затвердев-
шие ограничивающие пленки, между которыми уже затем про-
исходит охлаждение внутренних слоев стекла. При отжиге цзде?
лис нагревается до размягчения^ а затем медленно охлаж-
дается.
Пз-зЗ встречающихся нарушений технологического режима
Ji правил технической эксплуатации оборудования готовые стек-
лянные баикн иногда имеют пороки, причем некоторые нз них
не допускаются, а другие ограничиваются.
Не допускаются следующие пороки: непровар (неоднород-
ность стекла) и рух стекла (закристаллизовавшиеся непро-
зрачные частицы стекла); открытые пузырн на поверхности,
разрушающиеся прн легком постукивании металлическим
стержнем: мошка (мелкие пузырн диаметром до 0.8 мм в сосре-
доточенном виде); камни (посторонние непрозрачные включе-
ния); пузыри; резко выраженные складки на венчике горла;
наружная подпрессовка (излишек стекла) по торцу венчика
горла; просечка (тонкая волосяная трещина) через весь венчик;
сквозные посечкн; при липы стекла к наружном поверхности;
свиль (отдельные нлн расположенные группой интн), ощутимая
рукой; несмываемые пятна от смазки форм.
Допускаются в незначительном количестве небольшие пузы-
ри; камни, не раскалывающиеся при легком постукивании;
шлир (стекловидное прозрачное включение) на корпусе, не
растрескивающийся при легком посту кива ни и; посечкн поверх-
ностные волосные, не сосредоточенные в одном месте.
Венчики горловин банок н бутылей в зависимости от спосо-
бов укупорки бывают трех типов (рис. 29): / — обкатной. // —
обжнмиой, HI—резьбовой.
Банки имеют условные обозначения, которые состоят из ти-
па(/>_1(_11Л|к_/П). диаметра венчика горловины (58, 82, 68)
«•пмггтампгти (мл). Например, банка Т-82-1000 — банка обкат-
ная с диаметром венчика горла 82 мм, вместимостью 1000 мд;
илп П-82 650 — банка обжимная с диаметром венчика горла
82 мм, вместимостью 650. мл.
Точное соблюдение основных (контролируемых) размеров
веичнка горла (диаметра п высоты) является первейшим зало-
гом герметичности консервов при укупорке, стерилизации п
транс порти ровке.
Нв
О/Полимерная тара обладает рядом ценных технических
лойств, высокими эстетическими качествами и получает все
большее распространение в народном хозяйстве. Полимеры от-
носятся к тем новым экономичным материалам, которые могут
в ряде случаев заменить жесть и стекло в производстве кон-
сервной тары Они используются для упаковки пищевых кон-
центратов, сушеных плодов и овощей и пищевых продуктов,
консервированных химическим н асептическим способами.
В комбинации с другими материалами они могут быть примене-
ны для герметичной упаковки пастеризуемой продукции—дже-
мов, варений и т. п. и даже для изготовления тары, наполняе-
мой продуктом, подлежащим тепловой стерилизации.
В то же время к полимерам в большей мере, чем к каким-
либо другим видам материалов, предъявляются особые требо-
вания в отношении механической прочности, химической устой-
чивости к действию компонентов пищевого продукта, экономич-
ности, неднфицнтиостн и невысокой стоимости исходного сырья
по сравнению с такими материалами, как металл н стекло,
а также высокой технологичности — возможности переработки
в готовые изделия высокопроизводительными способами при
малых трудовых затратах, санитарно-гигиенической безупреч-
ности, т е. невозможности перехода в пищевой продукт из по-
лимерного материала посторонних веществ, изменяющих вкус
и запах продукта, а также вредно влияющих на организм че-
ловека.
К этим общим требованиям добавляется еще ряд специфи-
ческих: для полимерных покрытий — высокая адгезионная стой-
кость и непроницаемость; для полимерных тарных и упаковоч-
ных материалов — возможно более высокая степень герметич-
ности (непроницаемость в отношении микроорганизмов, а так-
же водо-. паро-, газо- и ароматоиепроиниаемость); малая све-
топроницаемость, особенно для ультрафиолетовых лучей.
К основным полимерным материалам относятся:
лакированный целлофан, целлофан с покрытием на основе
сополимера винилнденхлорнда и винилхлорида типа СВХ-40,
СВХ-60 нли с покрытием на основе вин ил нденхлорнда и акрн-
лоинтрита типа СВН-80;
полиолефины — полиэтилен. полипропилен, сополимеры эти-
лена с пропиленом типа П-2020-Т и П-2070-Т;
полиофнльмы — пленки иа основе гидрохлорида каучука,
например эка плен (гидрохлорид синтетического изопренового
каучука СКИ-3 с добавкой сорбиновой кислоты в качестве
структурообразователя);
полимеры на основе винилхлорида (например, суспензион-
ный поливинилхлорид ПВХ-62 с пластифицирующим и добавка-
ми. наполнителями, стабилизаторами и смазками);
матерпалы на основе полистирола (например, полистирол
марки CH II. получаемый совмещением сополимера стирола и
акрилоинтрита с интрнльиым каучуком),
149
полиамидные упаковочные материалы (например, поли-
амид- II — рильсан, получаемый из аминоиидекановой кислоты);
полиэфирные пленки на основе лолнэтнлентерефталата
(например, лавсан);
фторопласты и др.
Большинство полимерных упаковочных материалов обладает
комплексом ценных свойств, однако среди них нет ни одного,
который бы полностью удовлетворял отмеченным выше требо-
ваниям. Так, иапрнмер, целлофан прочен, прозрачен, малогазо-
проницаем. безупречен в санитарно-гигиеническом отношении,
но нестоек к действию влаги, трудно поддается термической
сварке, мало эластичен; полиэтиленовая пленка обладает хо-
рошей водостойкостью, химической устойчивостью» ипзкой па-
ропронниаемостью, легко поддается термической сварке, однако
она кнелородопроннцаема, недостаточно прочна, неустойчива
к маслам н жирам; полнэтилентерефталатная пленка безупреч-
на в санитарно-гигиеническом отношении, прозрачна, прочна,
мало газо-, паро- н водопроницаема, но плохо поддается терми-
ческой сварке; полиамидные п.чеикн обладают высокой проч-
ностью, эластичностью, но недостаточно устойчивы к влаге,
трудно поддаются термической сварке н т. д. Поэтому полимер-
ную тару н упаковку стараются нзготовтять нз комбинирован-
ных материалов, сочетающих лучшие свойства своих отдельных
компонентов. Подбирая необходимое сочетав не составляющих
одинарных пленок, можно получить многослойный упаковочный
материал практически с любыми заданными свойствами. Осо-
бенно широкое распространение получила пленка полиэтилен —
полиамид.
Комбинированные упаковочные материалы получаются ие
только из многослойных полимерных пленок, но и из бумаги
или картона с полимерами, или из алюмнинев и фольп по-
лимерами н т. д.
Большое распространение в упаковочной технике имеет ком-
бинированный материал целлофан — полиэтилен, сочетающий
высокую механическую прочность и малую газопроницаемость
целлофана с влагостойкостью, эластичностью и способностью
к термической сварке полиэтилена.
В последние годы вместо парафинирования бумаги и карто-
на стали применять покрытия на основе микрокристаллическо-
го воска и различных полимеров. Такие материалы отличаются
прочностью, эластичностью» влагостойкостью, высокими сани-
тарно-гигиеническими качествами.
Упаковочные материалы на основе алюминиевой фольги
наиболее надежно защищают пищевой продукт от действия
внешней среды. Такие матерначы имеют две основные струк-
туры: полимер — алюминиевая фольга — полимер и полимер —
бумага — алюминиевая фольга — полимер. Внешний слой поли-
мера защищает матернял от механических повреждений и от
действия химически агрессивных факторов. Внутренний слой
150
материала должен обеспечивать термическую сварку, защищать
поверхность алюминиевой фольги от действия пищевого про-
Л} кта.
Большое применение в пищевой промышленности имеют ко-
робки и пакеты нз 6} маги и картона с полимерными покрытия-
ми или вкладышами для замороженной продукции. Хорошо,
например, сохраняют свое качество яблочный, виноградный,
томатный, вишневый, черносмородинный и другие сокн. фасо-
ванные в макеты из комбинированных материалов: целлофан—
полиэтилен (ПЦ-2).^бумага с полиэтиленовым покрытием (типа
«Тстоапак»), целлофан — алюминиевая фольга — полиэтилен.
Особенно удачной оказывается мелкая фасовка этих продуктов
(0,25—0.5 кг) в пакеты, имеющие форму параллелепипедов и
тетраэдров.
Пастообразные непастернзуемые пищевые продукты—джем,
«зренье, конфитюр, повидло, протертые яблоки с сахаром, сох-
ранность которых обеспечивается высокой концентрацией осмо-
тически деятельных веществ, целесообразно фасовать в мелкую
тару на основе поливинилхлорида нлн полистирола (баночки,
стаканчики, коробочки) на поточных высокопроизводительных
линиях типа «Форм — Сил». Подобная линия фирмы «Хассиа»
(ФРГ) установлена на некоторых заводах нашей страны. Тако-
го же типа линии, называемые «Пак — Форм», выпускают
итальянские фирмы. Эти линии производят от 2000 (при вме-
стимости упаковки 200—250 мл) до 7000—8000 (при вместимо-
сти 30—50 мл) упаковок в час.
Жидкие пшцевые продукты, стабильность качества которых
при хранении основана на асептическом розливе нлн на добав-
лении консервантов, в настоящее время фасуют в бумажную
или картонную тару прямоугольной или тетраэдрической формы
с полимерными покрытиями, аналогично применяемой для фа-
совки молока длительного хранения. Такая тара состоит нз не-
скольких слоев материалов по схеме: лак (нли парафин) — бу-
мага— алюминиевая фольга — полиэтилен. Эти продукты ф’а-*
суют также в полимерные бутылки.
Для изготовления консервов, сохранность которых должна
быть обеспечена тепловой стерилизацией, используется поли-
мерная тара на основе полнэтилентерсфталата—полиэтилена,
полипропитена, пол нами да-11 и других теплостойких полимер-
ных материалов, прн этом особое внимание уделяется прочно-
сти сварных швов и мерам, позволяющим максимально удалить
воздух из тары прн фасовке с целью предупреждения возник-
новения избыточного давления при стерилизации Процесс сте-
рилизации весьма осложняется режимами противодавления
в автоклавах, ибо давление в аппарате иа протяжении всего
пнкла должно превышать давление в таре, препятствуя разду-
ванию пакетов.
Возможна также стерилизация консервов в таре из жестких
полимерных материалов (например, стаканах) иа основе поли-
151
этилена или полипропилена высокой плотности, укупоренных
жестяными крышками.
Нашли себе применение полимерные упаковочные материа-
лы (как отмечалось в главе 3) для длительного хранения пло-
дов и овощей, стойкость которых обеспечивается созданием мо-
дифицированной атмосферы. Путем подбора полимеров по ти-
пу, толщине пленки н селективной газопроницаемости в ряде
случаев удается добиться оптимальных условий газообмена и
среды, обеспечивающих длительное хранение плодов и овощей.
Мелкую упаковку (0.5—1 кг) — пакеты из полимерных мате-
риалов— из экономических соображений главным образом
применяют для цитрусовых плодов, груш, ягод, а для более де-
шевых плодов н овощей используют крупные упаковки (ящи-
ки. камеры) с полимерными вкладышами н облицовками.
Чтобы состав газовой смесн внутри полимерной упаковки
был постоянным, решающее значение имеет проницаемость ее
для кислорода и диоксида углерода. Исоедоваиия показали,
что для упаковки яблок и груш условие сохранения постоян-
ного газового состава внутри упаковки может быть выражено
следующим образом: PcOj/Po^lA где Pcot и Pot—прони-
цаемость пленочного материала соответственно для диоксида
углерода и кислорода. Этому условию хорошо удовлетворяет
полиэтиленовая пленка, проницаемость диоксида углерода через
которую в 2—5 раз выше кнелородопроннцаемости.
Бумажно-металлическая тара — комбинированные банки для
пастеризуемой продукции вместимостью 200, 300 и 400 г. пол-
ностью имитирующие обычные консервные банки, т. е. хкупо-
ренные двумя одинаковыми металлическими концами, корпус
их изготовляется из рулонной или нмпрегинрованной бумаги
с использованием защитных бумажных материалов (пергамен-
та, кэшированной фольги, бумаги с полимерным покрытием),
лака илн парафина, связхющнх веществ (костного клея, полн-
внннлацетатной эмульсии), многокрасочных этикеток и пр. Для
изготовления концов используются бетая и черная лакирован-
ная жесть, алюминий.
Картонная тара (ящики) применяется для наружной упаков-
ки консервов и консервной тары. Ящики изготовляются из гоф-
рированного картона и состоят из цельных боковых и торцевых
стенок и составных дна и крышки — внутренних и наружных
клапанов. Внутренние размеры ящиков, марки картона н бума-
ги, масса груза, размещение банок в ящике, размеры и котче-
ство перегородок и прокладок между ними приводятся в соот-
ветствующих ГОСТах В зависимости от типа н размера банок
масса груза в картонных ящиках-iнаходится в пределах" Т5—
30 кг. ------------------------------------------------—
Деревянная тара представлена в основном бочками и пред-
назначена для фасовки в нее продукции, сохраняемой за счет
осмотически деятечьных веществ — сахара нлн соли (повидло,
джем, варенье, томат-паста), молочной илн уксусной кислоты
152
(соления, квашения, маринады) нлн антисептиков (сульфити-
роваиные плоды н пюре).
Бочкн изготовляют нз древесины лиственных н хвойных по-
род: осниы. липы, березы, бука, осокоря, елн, кетра, листвен-
ницы.
Бочки состоят из основы и днищ, которые ИЗГОТОВЛЯЮТ из
клепок прямоугольной формы Влажность клепки не должна
превышать 15—18%. Клепки основы н днищ должны быть вы-
струганы с наружной и внутренней сторон.
ПОДГОТОВКА ТАРЫ К ФАСОВКЕ КОНСЕРВОВ
Перед поступлением па фасовку консервная тара должна
бытЬ тщательно осмотрена и подвергнута надлежащей санитар-
ной обработке для удаления загрязнений и микроорганизмов.
Наиболее простой является подготовка жестяных банок.
Последние, как правило, изготовляются на том же консервном
заводе, где производится фасовка в них консервов. Поэтому
путь, проходимый тарой от места изготовления до места фасов-
ки. прямой, короткий, без перевалочных пунктов, где тара мог-
ла бы загрязняться и инфицироваться, а белая жесть, из кото-
рой изготовляются банки, поступает на консервный завод
в упаковке, исключающей ее загрязнение.
В технологическом цехе жестяная тара осматривается для
отбраковки банок с вмятинами* нарушенной отбортовкой и дру-
гими дефектами и выборочно проверяется на герметичность.
Наиболее простым способом проверки порожних банок иа
герметичность явзяется закатывание их с небольшой порцией
(0.5—1.5 мл) низкокипящей жидкости, лучше всего серного
эфира Прн опускании банки в горячую воду (85—90°C) эфир
закипает, переходит в газообразное состояние, н в банке обра-
зуется избыточное давление. Если банка негерметична, то в ме-
стах негерметичности (в закаточных или продольных швах)
происходит видимая глазу утечка газов в виде пузырьков.
Банки, прошедшие проверку, шприцуются горячей водой и
/Острым паром и направляются для заполнения продуктом.
Гораздо сложнее подготовить к фасовке стеклянную тару.
Последняя изготовляется на специализированных заводах, рас-
положенных зачастхю на значительном расстоянии (в другом
городе) от консервного завода. Поэтому ее приходится транс-
портировать по железной дороге, водным транспортом н авто-
машинами с множеством перевалок прн загрузке, выгрузке и
временных задержках в пути. Стеклянная тара перевозится в
картонных или деревянных ящиках, а также штабелями, в ко-
торых ряды банок перекладываются соломой, стружкой или
другими упаковочными материалами Прибывшую иа завод
стеклянную тару хранят в закрытых помещениях или под на-
весом в упаковочных ящиках илн открытыми штабелями.
153
Такны образоы, условия транспортировки и хранения стек-
лянной тары не исключают загрязнения ее, запыления, инфи-
цирования и даже механического боя, щерблення венчика гор-
ла и попадания мелких осколков стекла внутрь банок. Поэтому
прибывшую иа завод стеклянную тару перед подачей ее иа фа-
совку продукции тщательно осматривают, моют с применением
разнообразных ыоющих средств н дезинфицируют.
Прн осмотре визуально проверяют наличие дефектов — тре-
щин. посечек» щерблення и т.п., при этом банки с недопусти-
мыми дефектами бракуют. Далее банки калибруют по основным
размерам венчика горла н высоты. Выборочно проверяют каче-
ство отжига стекла с помощью поляроидных полярископов,
действие которых основано на изменении оптических свойств
стекла прн наличии в нем внутренних напряжений.
Осмотр и разбраковка стеклянной тары производятся как
прн поступлении ее на склад для хранения, так и перед мой-
кой. При этом вновь отбираются битые банки, а также банки
с трещинами, щербинами, посечкамн, стрелками на дне и дру-
гими дефектами, которые могли остаться незамеченными при
предварительном осмотре нли образоваться в процессе подачи
тары в цех. Кроме того, в соответствии с действующими инст-
рукциями каждую банку или бутылку следует поворачивать
вверх дном и встряхивать для удаления могущих находиться
внутри осколков стекла. Необходимо также помещать стеклян-
ную тару над соплом сжатого воздуха для выдувания прилип-
ших к стенкам мелких осколков стекла н стеклянной пыли, ко-
торые могли попасть в банки еще на стеклотарном заводе,
а также на последующих операциях с пустой тарой.
Стеклянные банки моют иа автоматических нли полуавтома-
тических моечных машинах, в которых осуществляются следую-
щие операции: отмочка загрязнений в тептой (45°C) воде, за-
тем в специальном моющем щелочном растворе при 80 °C.
шприцевание щелочным раствором при 80°C. шприцевание
оборотной водой прн 85 °C и шприцевание чистой
водой прн 90 °C. Общая продолжительность процесса мойки ба-
нок находится в пределах 5—10 мин в зависимости от особен-
ностей конструкции моечной машины. Мойка банок ручным
способом в ваннах разрешается в виде исключения.
Грязное стекло очень плохо смачивается обычной водой
(угол смачивания порядка 60—65°). поэтому без применения
специальных моющих средств осуществить эффективный про-
цесс мойки нельзя.
В рецептуру моющих растворов входят каустическая сода
(едкий натр), кальцинированная сода (карбонат натрия, угле-
кислый натр), три натрийфосфат, жидкое стекло (силикат нат-
рия). сульфанол, метаситнкат иатрня. поверхностно-активные
вещества, разрешенные Минздравом СССР, и некоторые дру-
гие вещества в разных сочетаниях и концентрациях. Так. кон-
центрация каустической соды может быть в пределах 0.65—3%,
154
пове; мюстно-актнвных веществ — 0.2—0,4%, трннатриАфосфа-
та —0.3—1,5% и т.л.
Входящая во все рецептуры ыоющях растворов raexow N ОН обладает
наилучшей нз всея компонентов смачивающей способностью и наиболее вы-
соким бактерицидным действием. Тринатрийфосфат Na»PO4-12HjO. добавляе-
мый в моющую жидкость в небольшом количестве, переводит содержащиеся
в воде соля жесткости в легкорастворнмые соединения, умягчвет ее. При
мойке стеклянной Тары тринатряйфосфат позволяет предотвратить образо-
вание серого налета па чистой банке и осадка иа носите так моечных машин.
Силикат натрия Na»SiOj-11НаО обладает сильным эмульгирующим (в от-
ношении жяроиых загрязнений) действием Моющее действие усиливают син-
тетические поверхностно-активные вещества, которые позволяют также пол-
ностью удалить следы растворителя с вымытых банок. Установлено, что
особенно действенным средством хтя отмыва возвратной, наиболее загряз-
ненной консервной стеклянной тары является водный раствор, содержащий
3.5% ОП-Ю (продукт обработки смесн алкклфенолов н окисн этилена) н
1.5% П-16 (смесь натриевых солей продуктов сульфирования тетранзопро-
н нлд нфс и нлмета на).
Характеристика свойств моющих средств с указанием интен-
сивности их действия приведена в табл. 8 (по данным
В. Г. Свиридова, Н А. Пнгулевского и В» П. Петкевича).
Об эффективности процесса мойкн стеклянной тары можно
судить по углу смачивания, который после мойки банок резко
снижается.
Чистую нов>ю тару можно мыть горячей оборотной водой
температурой 75—85 °C в течение 2—5 мин и ополаскивать го-
рячей чистой водой температурой 90—95°C в течение 0,7—
1 мни
В процессе мойки стеклянной тары должна быть обеспече-
на ее ие только физическая, но и бактериальная чистота. В ча-
Таблиц» в
Сновсты мою- щих средств	Имтснсмвяость девства я			
	маясямальнвв	средняя	мн же сред- него уровня	мямимальвва
Смачивающая	NaOH	\a2SiOj-1 IHjO	NaaPO<-	NadCOi
способность			 12H2O	
Эмульгирую- щая способ- ность (удаление масел и жи-	NajSiOj-11НзО	\1цРО4 12НзО	NibCO,	NaOH
ров) Растворение сухих веществ протеинов	NiiSiOj-11Н2О	NaOH	N aaCOj	Na,PO* 12HaO
Разрушение за- грязнений	Na3SiOj-1 IHaO	ХХРО4- :2НаО	NaOH	NajCO,
Бактерицидное действие	NaOH	NigSiOg -11 НнО	Na,CO,	NajPOr !2HaO
Степень смачи- вания струей воды	Ха,РО4 I2HjO	NagSiQi-llHeO	Na^O,	NaOH
155
стности, удаление микроорганизмов с внутренней поверхности
тары должно быть обеспечено не менее чем в 99% вымытых
банок. При этом микробиальная загрязненность вымытой тары
не должна превышать 500 клеток на внутренней поверхности
банки. В случаях» когда мойка тары не обеспечивает требуемой
бактериальной чистоты, после мойки необходимо дополнительно
продезинфицировать тару, погружая ее на 1—2 мнн в подогре-
тые до 50°C растворы, содержащие активный хлор (хлорная
известь, хлорамин и т.п.) в количестве 100 мг/л. После дезин-
фекции банки путем шприцевания ополаскивают горячей водой
температурой 90—95°C до полного удаления дезинфектанта.
Завершающим процессом санитарной обработки стеклянной
тары является шпарка ее острым паром. Шпарка производится
в тех случаях, когда процесс мойки не обеспечивает требований
к бактериальной чистоте, а дезинфекция почему-либо не приме-
няется. Кроме того, шпарка необходима для поддержания высо-
кой температуры тары во избежание ее термического боя при
фасовке очень горячей продукции.
Шпарку стеклотары производят в технологическом цехе
в закрытых камерах в течение 1 мин н более. На шпарку по-
дают банки непосредственно после ополаскивания чпстой горя-
чей водой. Для предупреждения остывания обработанных банок
шпарочная аппаратура должна располагаться не далее 2 м от
места фасовки
Металлические крышки вразброс укладывают в сеткя и шпа-
рят в кипящей воде 2—3 мин.
ФАСОВКА КОНСЕРВОВ
Фасовка консервов производится машинным способом или
вручную. Прн фасовке следят за соблюдением установленной
массы нетто и соотношением компонентов консервов.
Большинство консервов состоит нз двух компонентов: твер-
дой части — плодов, овощей, рыбы, мяса и жидкой — сиропа»
рассола, томатной заливы, бульона. К ним относятся консервы
типа компотов, «Зеленого горошка», маринадов, рыбы в томат-
ном соусе и масле н т.п.
Консервы бывают многокомпонентными, в которых твердая
часть представлена несколькими видами сырья, например овощ-
ные закусочные консервы типа фаршированного перца или
баклажанов» содержащие основное сырье, морковный фарш
н томатный соус, м однокомпонентными— пюре илн пюреобраз-
ные жидкие нлн густые однородные массы, такие, например,
как томатная паста, протертые фрукты, натуральные сокн и со-
ки с мякотью, повидло и пр.
Прн установлении рецептуры исходят нз того, что основную
ценность консервов представляет сырье, т. е. твердая часть,
а не жидкая. Поэтому сырье стараются поместить в банку плот-
нее, а жидкой части наливают столько, сколько требуется для
156
заполнения промежутков между твердыми частями консервов.
Так что в известной мере рецептура консервов получается «са-
ма по себе», как правило, 60—70% твердой части и 40—30%
жидкой. Жидкая часть консервов, содержащая томат-пюре, са-
хар, соль, пряности (перец горький, душистый и др.), жиры
и т.п. повышает в определенной мере пищевую ценность и
улучшает вкус консервов, придает им остроту, улучшает нх ус-
вояемость, облегчает равномерное распределение теплоты прн
последующей стерилизация.
Рецептура является одним из основных документов при вы-
работке консервов. Она отражает апробированные десятками Tier
потребления вкусы потребителей н должна строго соблюдаться.
При излишней жидкой части в консервах снижается содержа-
ние сухих веществ, жира н других питательных веществ В то
же время при недостатке жидкой части вкус консервов ухудша-
ется. они делаются слишком сухими н хуже прогреваются при
стерилизации. Кроме того, изменения в рецептуре приводят
к нарушению установленных и утвержденных норм расхода
сырья на единицу готовой продукции
Рецептару принято приводить в процентах от массы нетто
фасуемого продхктя или же в килограммах иа I т консервов
прп упаковке. Учитывая возможные и зачастую неизбежные
колебания в дозировке составных частей, рецептура иногда фор-
мулируется не однозначно, а в определенных пределах: «от —
до».
В табл. 9 приведена рецептура некоторых компотов (в кг на
1000 кг компотов при укладке). Здесь состав компонентов при-
веден однозначно.
В табл. 10 приведены рецептуры некоторых овощных консер-
вов (в % к массе укладываемых продуктов). Здесь состав ком-
понентов приведен в опредезенных пределах.
Следует также заметить, что поскольку некоторые составные
части консервов в свою очередь являются многокомпонентными
(например, фарш, томатный соус, заливка), то рецептура нх
Таблице 9
Сыры	Соотноыаажг жомпоиеигов		Кояпаитра- циж сжроаа при халжж- жа, %
	лады	сахарам!	
Абрикосы целыми плодами	604	396	38 Afina дольками с кожицей	709	291	43 Вишни с косточкой	693	307	60 Груши половинками без кожицы	674	326	36 Персики целыми плодами без кожи-	639	361	35 ЦН Сливы сорта Венгерка половинками	651	349	26 Черешни с косточкой	716	284	35 Яблоки половинками без кожицы	641	359	26			
I5T
Таблица 10
Коиеарвы	Осжмю*	« .	ТоматныВ соус нлн зп-ивна	Масло рас- тательное
Перец фаршированный овоща-	22-28	37-43	30-36	2.0
мы в томлном соусе Томаты фаршированные о во-	32-38	27-33	29-35	3.0
щамн в томатном соусе Баклажаны фаршированные	37—43	22 28	30-36	2,0
овощами в томатном соусе Зеленый горошек	65-70	—	35-30		
Фасоль стручковая	60-65	—	40-35	
Цветней капуста	65—60		45 Ю	—
Кукуруза сахарная	60-65	—	40-35	—
приводится отдельно. Например, заливка для консервов «Зеле-
ный горошек» и «Кукуруза сахарная» должна содержать 3%
соли поваренной н 3% сахара; залнвка для консервов «Фасоль
стручковая» содержит только соль в количестве 3%; залнвка
для консервов «Цветная капуста» содержит 2,5% соли и 0,2%
лимонной кислоты.
В состав фарша для овощных закусочных консервов входят
<в % к массе готового фарша) следующие компоненты.
Морковь обжаренная	76,0
Белый корежь*	обжаренные	.8.0
Лук обжаренный	.	.11,0
Зелень свежая	.	3,0
Соль . .	2,0
Под «бечыми кореньями» подразумеваются петрушка
<25%), сельдерей (25%), пастернак (50%), под «зеленью» —
укроп (25%). петрушка (50%), сельдерей (25%).
Наконец, в табл. 11 приведена рецептура томатного соуса
{в %) для овощных закусочных консервов
В рецептуре указывается сырье, прошедшее все операции
технологического процесса: кратковременное хранение иа
сырьевой площадке, чистку, резку, обжарку и т. д. На каждой
такой операции имеются нормированные потерн н отходы, зная
Таблица И
Компоненты		Перец фар- шкровамныЯ в томатном соуса	Томаты фар- шированные в томатном соуса
	Баклажаны фарширован* IMC И ТОМ 1Т- ном соусе		
Томатная масса 8%-кая	89.71	90,45	85.65
Мука	—.	1.0	3.0
Сахар	7.14	6.2	8.2
Соль	3,1	2.3	3,1
Перец душистый молотый	0.03	0.03	0.03
Перец горький молотый	0.02	0,02	0.02
168
которые можно рассчитать требуемое количество поступившего
в производство сырья на изготовление 1 т готовой продукции
(так называемую «норму расхода»).
Прн фасовке следят не только за соблюдением соотношения
компонентов консервов, но и массы нетто в целом, ориентиру-
ясь при этом на действующие республиканские прейскуранты.
В этих прейскурантах, применительно к каждому виду консер-
вов, приведены нормированные Государственным комитетом цен
республики массы нетто, на которые имеются утвержденные
цены.
В зависимости от типа пищевого продукта фасовка его мо-
жет производиться двумя способами Однородные консервы —
жидкие, пюре и пюреобразные (соки, соусы, нкры и т.п.) фа-
суют с помощью так называемых объемных наполнителей —
мерных сосудов, внутренний объем которых соответствует по-
даваемой в тару дозе продукта.
Если консервы состоят нз двух компонентов, то овощи, пло-
ды или рыбу чаще всего укладывают вручную (хотя существу-
ют и машинные устройства для укладки некоторых видов твер-
дых частей консервов), а жидкая часть—томатный со\с, си-
роп, рассол — дозируется с помощью так называемых наполни-
те тей до постоянного уровня- В этих устройствах роль емко-
стей, отмеривающих необходимую порцию, выполняет сама за-
полняемая тара. В зависимости от того, на какую высоту ниж-
ний патрон рабочего стола поднимает банку, в последнюю до-
зируется жидкость до того илн иного уровня (например, на
10 мм ниже верхней кромки банки). Этн наполнители менее
точны, чем объемные, так как при колебаниях объема тары
(особенно стеклянной, при изменении толщины стенок), в бан-
ки подается разное количество жидкости.
Следует иметь в виду, что, стремясь избежать несоблюдения
нормированных значений масс нетто н упреков в недовесе, на
заводах нередко проявляют склонность к переполнению банок.
Между тем, как это будет показано в главе 9. переполнение
тары, особенно стеклянных банок, приводит к возникновению
высокого избыточного давления в них при стерилизации, кото-
рое может вызвать срыв крышек с горловины банок, нарушение
герметичности укупорки п даже разрушение тары. При этом
стеклянные банки обжимные типа II более чувствительны
к этому фактору, чем банки типа I обкатные.
Наполненные банки передаются на герметизапню или сна-
чала иа эксгаустнрование.
ЭКСГАУСТИРОВАНИБ
Эксгаустнрованием называется процесс удаления воздуха
нз банки с продуктом перед ее герметизацией (от английского
слова exhaust — разрежать, выкачивать, вытягивать). В кон-
сервном производстве применяется еще и другой процесс —
169
удаление воздуха из продукта, когда он еще не фасован в тару,
а находится в каком-либо аппарате. Тогда процесс удаления
воздуха называется деаэрацией, а соответствующий аппарат,
в котором этот процесс осуществляется, иосит название деаэра-
тора. Прн эксгаустировании же воздух удаляется не только нз
продукта, ио и из свободного, не заполненного продуктом про-
странства банки.
Наличие воздуха в герметизированной банке может приве-
сти только к отрицательным последствиям во многих отноше-
ниях.
Во-первых, в присутствии воздуха при последующей высоко-
температурной обработке во время стерилизации разрушаются
некоторые биологические вещества продукта, такие, например,
как аскорбиновая кислота
О ОН ОН Н ОН
1--О—1 Н
Вообще говоря. сама по себе восстановлен нал форма аскорбиновой кис-
лоты является устойчивой к нагреванию. Так что разрушение акта и к к* С
прн стернчнзацян пищевых продуктов связано не столько с действием вы-
сокой температуры, сколько с влиянием кислорода воздуха про нагревания
Разрушение аскорбиновой кислоты происходит в несколько стадий Сна-
чата восстановленная форма ее переходит в дегидроформу по схеме
О ОН ОНН ОН	о о о н он
<!-<*-А—i-сн.он + о —► с-с-с—i-^-cH.OH+H.0.
I—0_1 A	I—о—1 ।
Хотя образовавшаяся дегидрированная форм» вшами к? С также явля-
ется биологически активной, однако. в оттнчне от восстановленной формы,
она «термоустойчива из-за наличия двух лабильных кетовных групп По-
этому в дальнейшем сна необратимо разрушается с образованием щавелевой
н трнокснмасляной кислот.
С И Лактионова экспериментально подтверди та. что процесс разруше-
ния аскорбиновой кислоты протекает в соответствии с закономерностями хи-
мических реакций первого порядка, н показала, что коктаита скорости ре-
акции термической деградации аскорбиновой кислоты в присутствия воздуха
имеет в 10—20 раз большие значения, нежели в отсутствие кислорода,
Во-вторых, наличие кислорода воздуха в банке способствует
коррозии металлической тары в процессе стерилизации и хра-
нения консервов.
По современным воззрениям коррозия металлической консервной тары
рассматривается как электрохимический процесс, связанный с работой мно-
жества мнкрогальваническнх элементов (МГЭ). находящихся на поверхно-
сти жестяных банок. Происхождение этих МГЭ разное С одной стороны.
МГЭ образуются в порах оловянного покрытия. где оголена железная ос-
лов® и где, следовательно, имеются два соприкасающихся металла—элект-
рода. погруженных в пищевой продукт, являющийся электролитом Таким
образом, получается гальванический элемент «Sn — продукт — Fea.
Другие типы МГЭ получаются в результате работы гатьванопвр, обра-
зованных промежуточными слоями между железной основой к оловянным
160
покрытием Таких промежуточных слоев — электродов имеется не меньше
трех слой FeSnj. который образует с соединенным с нам слоем олова соп«
ряженный потенциал reSna4-Sn — возникает гальванический элемент «Sn —
продукт — FeSna4-Sn»_ Долее п глубину расположены гальванопары
«FeSn24-Sn — продукт — FeSna» и «FeSna — продукт — Fc».
Наконец, иа поверхности жестявой тары, соприкасающейся с продуктом,
образуется множество гальванических элементов, образованных одним лишь
оловом, которое весьма неоднородно как в химическом отношении, так н по
физической структуре, дс к тому же находится п гетерогенной нишевой
среде. Потенциал словаиного электрода в значительной степени зависит от
содержания в растворе соединений, образующих с оловом комплексы, в
также от содержания в продукте кислорода, сероводорода и других окис-
лителей к восстановителей. Из за неодинаковых условий днффузнп к отдель-
ным макро- п (ЛПсроучастхам гальванопар будут подводиться с различной
скоростью комплексообразоватетн, ©кислитетн п восстановители С различной
скоростью будут отводиться от электродов к продукты коррозии В резуль-
тате этого возникает разность потенциалов между отдельными участками
олова и находящимися рядом мнкрокристаллнкамн Sn, которые могут рас-
сматриваться как два разных электрода с неодинаковым потенциалом Та-
кам образом, получается еще одни тип МГЭ «Sn — продукт — 5п».
Известно, что если погрузить два соединенных между собой металла
Меа к Ме± в электролит, то’ при налички неоднпаковмх потенциалов этих
электродов 14 благодаря образованию контактной разности потенциалом
Ме(/Мез происходит переход электронов с одного электрода Mei (являюще-
гося более электроотрицательным) на другой Ме2 Возникает электрический
ток. Это физическая сторона процесса.
Из-за перехода электронов с Me, на Ме2 нарушается равновесие двой-
ного электрического слоя на обоях электродах, из-за чего с электрода Met
выделится в электролит некоторое количество новой Met*, п на электрода
Ме2 разрядится соответствующее количество ионов Ме2*. превратившись в
металл Меа. Это уже химическим сторона процессе
Таким образом, снова возникает разность в зарядах электродов, вызы-
вающая переход электронов с Ме1 на Ме2. т. е возникновение электриче-
ского тока, и дальнейшее течение описанных переходов ионов, т. е химиче-
ская сторона механизма работы гальванического элемента В результате со-
здается самопроизвольно нротекаюшнй электрохимический окис знте зьно вос-
становительный процесс, при котором Меь имеющий более электроотрица-
тельный потенциал, будет растворяться (окисляться). а на Ме2 будут раз-
ряжаться (восстанавливаться) ноны Ме2+ и выделяться в металлическом ви-
де Ме2.
В теории коррозия активный, т. е более электроотрицательный, раство-
ряющийся электрод называется анодом, а парный к нему электрод, на ко-
тором происходят восстановитетьмые реакции, — катодом.
Возпращаясь к коррозии жестяной тары, нужно сказать, что вопрос п
том. какой пз металлов (олово или железо) является анодом, а какой —
катодом, не так элементарен, как может показаться, ее та посмотреть в таб-
лицу напряжений. В этой таблице жетезо. имеющее нормальный электроотри-
цательный потенциал НО мВ. стоит яыше. чем озово. норматьный потенци-
ал которого составляет всего J36 мВ. Получается, что в электрохимических
процессах анодом должно быть железо, а катодом—олово, т. е в резуль-
тате работы гальванического элемента «Fe — продукт—Sn» должно проис-
ходить р&створение железа с выделением водорода на катоде
На самом деле все происходит гораздо сложнее Прежде всего, значе-
ния норма энных потенция тов металлоа, так называемый «ряд напряжений»,
приведенные во всех руководствах яо физической химии, относятся только
к воде нрк температуре 4-25 “С. Однако эти потенциалы резко яэменяютси
нрн ппгруженпн металлов в растворы, причем в зависимости от химического
состава среды металлы могут становиться то более, то менее электроотри-
цательными. Поэтому не только в разных коксериах отово и железо могут
играть роль анода или катода, но даже в одном н том же продукте, я одной
и той же консервной банке из-за упомянутой выше гетерогенности срезы и

161
Таблица 12
Метки	ЭяектрожлмВ потенция. мВ	
		КОМПОТ КЗ жлубаака
		
Sn	—610	-550
FeSnH-Sn	-564	—540
FeSnj	—540	—530
Fe	-550	-545
неодинаковой скоросш дяффузиж конов образующихся продуктов коррозии
происходят обращение полюсов.
Таким образом, процесс электрохимической коррозии в консервной банке
протекает с растворенном как олова, так н железа, причем п разных кон-
сервах по-разному.
В табл. 12 приведены потенция ты метал зов, участвующих п коррозии
жестяной тары, содержащей томатную пасту п компот из клубники.
Анализируя эту таблицу, можно сказать, что в томатной пасте б)дет
происходить растворение олова, электроотрицательный потенциал которого
в ггих условиях наибольший (—610 мВ). При этом оголяется слой FeSn*.
Так как сопряженный с ним потенциал FeSnH-Sn— следующий ио значе-
нию после потенциала олова (—564 мВ), то этот стой также будет защи-
щать от растворении железо, потенциал которого менее электроотрицателен
(—550 мВ) Однако, будучи очень тонким, слой FeSn, быстро растворяется.
Только после того, как растворилось олово и нарушилась связь олова со
стоем FeSn», в банке больше ве действует сопряженный потенциал F«Snr4-
+Sn, п на поверхности жестн остается только один тип МГЭ —«FeSn,—
томатная паста — Fe», в котором роль анода играет железо (его отрица-
тельный потенциал больше, чем слоя FeSn}). Поэтому процесс коррозии ба-
нок пз белой жести в томатной пасте в первый период протекает с интенсив-
ным растворением олова, а после растворения слоя олова теряет свое за-
щитное действие и слой FeSnj. что приводит к растворению железа.
Иначе протекает процесс корроэян белой жести п среде компота из
клубники. В этом продукте также вначале растворяется олово, имеющее наи-
высшее нз всех электродов значение отрицатетьного потенциала (—550 мВ),
в затем сразу начинается растворение железа, отрицательный потенцнат ко-
торого ближе других к потенциалу олова (—545 мВ), Здесь промежуточный
слой FeSn# защитной роли не играет (его отрицательный потенциал и отри-
цательный потенциал сопряженного слоя FeSn^-f-Sn меньше отрицательного
потенциала железа). В этой среде оловянное покрытие недолго защищает
железную основу, и коррозия завершается прободением стенок банки
Упомянутая ранее обратимость полюсов гальванических элементов за-
висит от химического состава среды я от времени работы МГЭ. Некоторое
время в гальванопаре Fe~Sn анодом может быть сначала, например, олово,
а затем полюса в связи с взменмвшнмся составом среды меняются, начина-
ет растворяться железо. В табл. 13 приведены данные об обратимости по-
люсов гальвавопары железо — олово п различных средах
Приведенные п табл. 13 данные могут быть использованы в качестве
енравочного материала для определения характера коррозии жестяной та-
ры в тех нли иных консервах.
Так. консервы Камбала в масле, в которых происходит только анодное
растворение железа прн высоком ЭДС МГЭ «Fe- — продукт—Sn**. могут
двть прн хранении водородный бомбаж Накопления же солей олова в этих
консервах не происходит (потенциал оловянного электрода все время поло-
жите тек по отношению к Fe. обращения полюсов не происходит).
Нан роти в, в консервах Перец фаршированный происходит только уме-
ренное растворение олова: ЭДС МГЭ *Fe+ — продукт — Sn-» относительно
невелика, выделение водорода пе происходят (обращения полюсов нет).
162
Таблица 13
Среда	ЭДС. мВ		Прололжктель- иостъ оСреше- на волюсоя. мяи
	— + Fe—Sn		
Кислоты: лимонная	43	8	360
яблочная	44	33	105
щавелегап	—	£9	—
уксусная	24	22	240
янтарная	263	—•	
пннная	56	24	160
молочная	77	—	•—
глютаминовая	34		—
Консервы: бычки в томате	10	37	2
говядина тушеная	52	29	410
камбала п масле	360	—	—
перец фаршированный	—	33	—
компот СЛИВОВЫЙ	160	6	75
Изучая причины перехода олова п консервы, исследователи выясни тн.
что доминирующим фактором, определяющим скорость растворения оловян
пого покрытия, является работе мнкрогальвкнозлементов «Sn — пищевой
продукт — Sn». По сравнению с этим фактором влияние МГЭ «Fe+ — пи-
щевой продукт—Sn* весьма незначительно. Это объясняется тем, что, во-
первых. чисто МГЭ с парами Sn —Sn а сотни раз превышает количество
МГЭ с парами Fe—Sn, а, во-вторых, ток. протекающий через электролити-
ческую ячейку МГЭ Sn—Sn, больше, чем ток. протекающий прп работе МГЭ
Fe—Sn (поры электролитической ячейки Sn—Sn значите тьно мельче, чем
поры в оловянном покрытии ячейки Sn—Fe. поэтому электрическое сопро
тяаленне ячейки Sn—Sn значительно меньше, а, следовательно, коррозион-
ный ток — больше, чем в системе Sn—Fe).
Из приведенного материала вытекает, что нормальная работа микрога ть-
ванического элемент» связана с беспрепятственным перетеканием электронов
с более активного хомкоиента данной гальванической пары (анода) на
электрод, имеющий меньший электроотрицательный потенциал (катод). Это
вызывает нарушение равновесия двойных электрических слоев на обоих
электродах, а результате чего возник-ет так называемый анодный химиче-
ский процесс растворения материала электродов. В этом п заключается
сущность коррозии белой жеста, прочем нэ-эа обратимости полюсов раство-
рению подвергаются оба металл я — олово п железо (олово в большей мере)
Таким образом, степень коррозии связана с уровнем ЭДС данного
гальванического элемента, который обусловлен разностью электродных по-
тенциалов. зависящей от интенсивности потока электронов от анода и ка-
тоду. Отсюда вытекает, что для уменьшения коррозии необходимо тем him
иным способом ослабить работу гальванических элементов, уменьшить интен-
сивность потока электронов.
Оказывается, что коррозия наиболее интенсивно протекает в начале
процесса, а с течением времени уменьшается, что свидетельствует о само-
произвольном замедлении работы гальванического элемента. Это замедле-
ние, Н1я поляризация МГЭ. зависит от ряда причин
Во-первых, переход электронов с анода на катод может происходить
беспрепятственно только в том случае, если на катоде они будут расходо-
ваться на восстановительные реакции. Если этого не происходит, то кон-
центрация электронов на катоде повышается, а на аноде уменьшается, по-
тенциалы анода к катода сближаются, разность потенциалов МГЭ чменьшя-
стся, и анидный корро «ионный процесс замедляется
И-	163
Наибольшее значение в коррозионных процессах имеет катодная поля-
ризации, когда отрицательный потенциал катода растет ю-за того, что по-
ст) пнвшне с анода электроны перестают по той или иной причине связы-
ваться. Обычно хтектроиы у катода снизываются с ионами водорода, вос-
станавливая нх (Н+4-е-*Н),
Нужно сказать, что процесс разрядки ионол водорода на катоде про-
нходнт довольно медленно, так что скорость восстановления этих ионов не
поспевает за скоростью нх транспортировки от анода, что замедляет расхо-
дование электронов и вызывает поляризацию катода. Кроме того, образо-
вавшийся атомарный водород превр-шается далее в молекулярный (Н+Н-*
—Н,), пленка которого адсорбируется на катоде, меняет его элсктрокнне-
тмческие свойства и образует новую гальваническую цепь с обратным на
правлением ЭДС, что усиливает поляризацию ЧГЭ Такая поляршацня на-
зывается химической
Во вторых, при работе МГЭ концентрация электролита в анодном н ка-
тодном пространствах становятся различными. Благодаря этому образует-
ся концентрационный гальванический элемент также с обратным направле-
нием ЭДС. что вызывает концентрационную поляризацию
Озиакомтеине с сущностью электрохимического процесса внутренней
коррозии металлической консервной тары приводит к выводу о том. что
естественно наступающая поляризация микрогальваннчссккх элементов, на-
ходящихся на поверхности банок. — явление положительное н что с тсдуег
принять все меры по устранению имеющихся в банке деполяризаторов.'
Такими деполяризаторами ивляются все окис тите ли К ним относятся,
например, ясны трехнвлентного же теза, восстанавливающиеся на катоде до
двухвалентного ио схеме Fe,44-e-*Fe2+. Поэтому следует избегать попада-
ния солей железа в продукт. Одцако нэиболв*—сильным деполяризатором
является кислород воздуха, находящийся в незаполненном продуктом прост-
ранстве консервной банки итн поглощенный продуктптплга“каком-чнбо тех-
нологическом процессе, иязанном с сильной лр лимен (при протирании,
цеитрифу гкрованин нт п) При 5T0M связывание электронов происходит
по схеме Оа+4«+2Н2О—4ОН'. Следовательно, у деление воздуха из банки
с продуктом перед герметизацией является важным технологическим про-
цессом, препятствующим последующей коррозии металлической тары при
стерилизации н хранении консервов.
Наконец, эксгаустнрование позволяет значительно снизить
избыточное давление в таре прн стерилизации, как об этом бу-
дет подробно рассказано в главе 9.
Существует два метода эксгаустнровання: тепловой и меха-
нический.
Тепловое эксгаустнрование заключается в нагрева и и и ба-
нок с продуктом до нх герметизации. Прн этом в результате на-
гревания воздух выходит из продукта, а повысившие свою уп-
ругость водяные пары вытесняют его из банки.
Тепловое эксгаустнрование может быть осуществлено в ап-
паратах. называемых паровыми эксгаустерами. В этих аппа-
ратах банки передвигаются с помощью какого-либо транспор-
тирующего устройства, подвергаясь на пути действию острого
пара. Проходя через эксгаустер, банки с продуктом нагревают-
ся до 80—85 °C.
В свое время в промышленности были распространены горизонтальные
дисковые эксгаустеры Последний представляет собой закрытую стальную
прямоугольную камеру, на ториевых сторонах которой имеются входной н
выходной цроемы. Внутри этого аппарата расположены в шахматном поряд-
ке сцепленные друг с другом зубчатые горизонтальные диски, являющиеся
транспортирующим элементом аппарата Банки с приемной звездочки по
164
ступают на движущиеся диски а, перехода с одного диска на другой, со-
вершают извилистый путь, который значительно больше длины ьксгатстера.
В нижней части эксгаустера под дисками расположены перфорированные
трубы, через которые подаете* пар. Дли предупреждении потерь кара через
крышку последняя снабжена водяным затвором. Пройдя за 10 мин эксгау-
стер и нагревшись, банки сходят иа другую звездочку, передающую нх ив
следующую операцию. Из-за ряда конструктивных недостатков, наличие ко-
торых приводит к разбрызгиванию жилкой части консервов, недостаточно-
му нагреву нлн бою стеклянной тары в т. ft. ли громоздкие аппараты те-
перь в консервной промышленности почти не применяются.
Ф. И. Коган н Ю. Д. Рейф предложили использовать для
теплового эксгаустировання консервов в стеклянной таре ин-
фракрасное излучение. Прн этом авторы исходили нз того, что
цель эксгаустировання заключается в том, чтобы прогреть лишь
поверхностный горизонтальный слой продукта — «зеркало», а
не весь продукт во всем объеме банки. Этого достаточно, чтобы
выделившиеся из верхнего слоя продукта водяные пары вытес-
нили из паровоздушного пространства тары воздух. Именно для
такой цели инфракрасный обогрев очень эффективен, так как
позволяет прогреть поверхностные слон пищевых продуктов за
несколько секунд.
Физические основы применения инфракрасного излучения
для тепловой обработки пищевых продуктов заключаются
в следующем. Поток инфракрасного излучения, взаимодействуя
с материалом, преобразуется в теплоту. Способность материа-
ла поглощать инфракрасные лучи зависит от его оптических
свойств и длины волны из пучения.
Как отмечают И. А. Рогов и А. В Горбатов, инфракрасному
излучению в спектре электромагнитных волн соответствует диа-
пазон этих волн от 0,76 до 750 мкм, который условно делят на
3 группы: длинноволновый — 750—25 мкм; средневолновый —
25—2,5 мкм; коротковолновый — 2,5—0,76 мкм.
Поскольку желательно, чтобы поток ИК-нзлучення прони-
кал по возможности глубже, для ПК-обработки выбирают ко-
ротковолновую часть инфракрасного спектра, которая обладает
максимальной проникающей способностью. Для большн и ст ва
пищевых продуктов максимальна по эффективности длина вол-
ны ] мкм, прн этом глубина проникновения ПК-лучей состав-
ляет, как правило, всего несколько миллиметров (табл. 14).
Небольшая глубина проникновения является, с одной сторо-
ны, недостатком этого способа тепловой обработки, поскольку
материал в большом объеме практически прогреть нельзя Но,
с другой стороны, если поставить перед собой цель произвести
нагрев только поверхностных слоев (осуществить обжарку, под-
сушку и т. п.), тогда эта особенность инфракрасного обогрева
оборачивается его положи тельной стороной, ибо, создавая высо-
кие плотности энергии, порядка 60 кВт/м2 н сосредотачивая лу-
чистую энергию в небольшом объеме, можно в течение очень
короткого времени повысить температуру материала до высоких
значений
165
Твбдацв 14
Предукт	Мисшлыи MXBN4 ВОЛНЫ. BU	Глубпа вротжх- гоам», мм
Лед нз длствллироввнноА воды
Агар (50%)
Хлеб ржаной
Хлеб пшеничный
Хлеб украинский
Тесто пшеничное (F-44%)
Хлебный сухврь
Морковь
Картофель
Томатная паста (F—70%)
Зерно пшеницы
Мука
Мармелад
Говядин»
0,88	30
0.88	15
1.00	7
1.00	11-12
1.00	18 20
1.00	4
1,00	4
0.88	1.5
1.00	6
1,00	1
1,00	2
1.00	2
1.00	Более 20
1.00	4 6
Для теплового эксгаустирования наиболее подходящими яв-
ляются электрические излучатели типа КИ-220-1000. Они пред-
ставляют собой трубчатые кварцевые лампы накаливания,
предназначенные для включения в сеть переменного тока
220 В. Лампа смонтирована в кварцевой трубке, по осн которой
расположена вольфрамовая спираль, являющаяся телом нака-
ла. Максимум излучения такой лампы приходится на длину
волны около 1 мкм, однако в процессе ее эксплуатации он не-
сколько сдвигается в область более длинных волн — до 1,4 мкм.
Схема облучения банок с консервами инфракрасными луча-
ми прн тепловом эксгаустнрованин показана на рнс. 30. Ин-
фракрасные излучатели расположены из уровне свободного
пространства банки с двух сторон. Так как стекло хорошо про-
пускает инфракрасные лучи в коротковолновой части спектра,
излучение легко проникает в банку, и поверхностный слой под-
вергается непосредственному нагреву. Для получения направ-
ленного потока лучистой энергии лампы располагают в фокусе
параболических отражателей из анодированного алюминия От-
ражатели выполнены поворотными н расположены с наклоном
к вертикальной осн под углом 60—65л Благодаря этому одно-
временно нагреваются поверхностный слой продукта и метал-
лическая крышка, которой накрывается банка в процессе экс-
гаустирования. Часть инфракрасного излучения направляется
на наружную поверхность тары ниже «зеркала» продукта в
банке. Это делается для выравнивания температуры по поверх-
ности тары и предупреждения термического боя.
Подлежащие эксгаустнровзиню банки накрываются крыш-
кой н направляются на транспортер эксгаустера, проходящий
через туннель, вдоль боковых сторон которого расположены
ИК-нзлучателн. В зоне инфракрасного излучения банки с про-
дуктом эксгаустнруются в течение 20—60 с. По выходе нз туи-
166
неля банки поступают на транс-
портер закаточной машины н не-
медленно укупориваются.
Механическое эксгаустнрова-
ние заключается в отсасывании
воздуха из банки с помощью ва-
кумм-насоса. Этот процесс осу-
ществляется на вакуум-закаточ-
иых машинах, в камере которых
создается разрежение. Банки
после эксгаустирования немед-
Рнс. 30. Схеме облучения банок
с конссрвамк лампами НК обо-
грева при тепловом эксгаустнро-
ваник
лен но герметизируются.
Хотя, казалось бы, метод ме-
ханического эксгаустирования,
ие требующий специального ап-
паратурного оформления (так
как совмещен с процессом герме-
тизации тары), осуществить проще, чем извлечение воздуха нз
банки тепловым путем, однако и он имеет некоторые особен-
ности, осложняющие его применение и снижающие его эффек-
тивность.
Во-первых, по ряду причин, максимальная величина меха-
нического вакуума, которая достигается в камере вакуум-закз-
точных машин, не превышает обычно 0,86 МПа (650 ммрт. ст.).
Таким образом, степень возможного эксгаустирования не пре-
вышает (650:760) 100=85.5%.
Во-вторых, в свое время И. С. Каган с сотр. установили, что
даже этот не слишком высокий вакуум можно применять к весь-
ма ограниченному числу продуктов.
При наблюдении за поведением продуктов, находящихся
в разреженной атмосфере, авторы открыли явление, названное
ими «вакуумным расширением». Последнее заключается в том,
что плоды, помещенные в атмосферу с пониженным давлением
воздуха, увеличиваются в объеме вследствие расширения возду-
ха, содержащегося в межклеточных пространствах раститель-
ной ткани н «раздувающего», таким образом, уложенное в
банку сырье. Прн этом увеличение объема плодов приводит
к вытеснению некоторого количества жидкой части консервов
из банки
В количественном отношении это явление характеризуется
так называемым «коэффициентом вакуумного расширения»
(К» ₽). представляющим собой приращение объема плодов при
вакуумнзацин, выраженное в процентах к первоначальному
объему плодов-.
^^100.
(29)
ГЛС Vi — объем плодов до вакуумкзацнщ Vi —объем плодов при ваку>мн-
«цин
167
Оказалось, что разные плоды и овощи неодинаково расши-
ряются, попадая в разреженную атмосферу, по-внднмому, из-за
разного содержания воздуха в межклетниках, разной эластич-
ности клеточных стенок и пр. Поэтому для соблюдения нужно-
го соотношения элементов консервов между твердой и жидкой
частью и предупреждения потерь заливки приходится диффе-
ренцировать величину механического вакуума в зависимости от
коэффициента вакуумного расширения. Для плодов с низким
значением /(_ р можно применять механический вакуум поряд
ка 0.080—0.086 МПа (600—650 мм рт. ст.), для продуктов со сред-
ним и высоким К. р рекомендуется механический вакуум в ин-
тервале 0,033—0,06 .МПа (250—450 мм рт. ст.) Таким образом,
в ряде случаев естественные свойства консервируемого сырья
ограничивают эффективность механического эксгаустирования
пределами 33—60%.
Этими же авторами было отмечено еще одно интересное яв-
ление* величина вакуума в банках, укупоренных под механиче-
ским разрежением, оказывается через 20—30 мни после герме-
тизации (в то время, когда автоклав заполняется банками, но
стерилизация еще не началась) меньше своего первоначального
значения (хотя, казалось бы. благодаря остыванию после зака-
тывания и конденсации водяных паров можно было бы ожидать
повышения вакуума). Это явление, названное «вакуумным пог-
лощением», объясняется тем, что воздух прн вакуумном рас-
ширении в момент закатывания не успевает выйти нз межкле-
точных ходов и выходит уже после того, как банка герметизи-
рована. увеличивая в ней давление и как бы «поглощая» ва-
куум. Бывает, что вакуум к началу стерилизации совершенно
«исчезает».
Явление вакуумного поглощения характеризуется с коли-
чественной стороны так называемым коэффициентом вакуум-
ного поглощения К, а. величина которого для разных плодов
неодинакова.
А»п“	(30)
где — вакуъм и байке через 30 мин после закатывания на вакуум за-
каточной машине; 7иач — вакуум в банке в момент закатывания.
Для многих видов сырья коэффициент вакуумного поглоще-
ния находится в пределах 6,4—0,6=
Таким образом, с учетом этого коэффициента получается, что
в среднем при помощи механического эксгаустирования мож-
но создать вакуум в банке к началу стерилизации фактически
всего лишь в пределах 150—200 мм рт. ст. (остаточное давление
0.08—0,07 МПа). Степень эксгаустирования прн этом не пре-
вышает 20—25%.
Тут же следует оговориться, что ограничения, накладывае-
мые нз возможности механических эксгаустеров явлениями ва-
куумного расширения и поглощения, относятся только к консер-
вам. содержащим плоды, в тканях которых находится во пух.
1ь8
В мясных же и рыбных консервах воздуха нет, нет его н во
многих продуктах переработки плодов н овощей, например
в натуральных фруктовых соках. Поэтому для таких продук-
тов механическое эксгаустнровзпне весьма эффективно. Мож-
но также ослабить явления вакуумного расширения н погло-
щения, производя, например, бланшнровку растительного
сырья, т.е. удалив часть воздуха нз плодов еше до укладкн
ИХ в тару.
Дтя эффективного удаления воздуха нз банок перед зака-
тыванием можно воспользоваться также обоими способами
эксгаустирования одновременно, применив вакуум-закаточные
машины прн герметизации предварительно подогретых банок.
герметизация тары
Банки с фасованным в них продуктом герметизируют на за-
каточных нлн укупорочных машинах той нлн иной конструк-
ции и немедленно передают на стерилизацию.
Жестяные банки герметизируют на закаточных машинах.
Привальцовка концов к корпусам банок осуществляется путем
образования двойного закаточного шва. Сложность формы шва
заставляет производить закатывание в два последовательно вы-
полняемых приема, нлн, как говорят, в две операции. Рабочими
органами закаточной машины являются ролики. Ролики пер-
вой операции предварительно подкатывают фланец крышки под
фланец корпуса банки. Ролики второй операции окончательно
оформляют шов, плотно сжимая и прокатывая все пять слоев
жести Последовательность образования двойного закаточного
шва изображена на рнс. 31.
Укупорка стеклянной тары осуществляется металлически-
ми (жестяными нлн алюминиевы-
ми крышками), снабженными для
герметизации уплотняющими про-
кладками. Банки и бутыли герме
тизнруются обкатным, обжимным и
резьбовым способами, а узкогорлые
бутылки — корончатыми крышками
по способу СКК При любом спосо-
бе укупорки крышки с прокладкой
Дотжны быть прочно if герметично
зафиксированы на венчике горла
тары н оставаться постоянно п та-
ком положении на всех после дую-
Рвс 31. Последовательность образованна
Двойного зачаточного шва
 — перши операция' в—качаю и воют втор Л
операции i — эакаточкы* рол як перво* оцграцим.
' —-мяв точны* ралвж второ* ..к чапал
169
Рис. 32 Обкатнаи крышка С КО
щнх процессах консервирования, транспортировки и хранения
консервов.
Установлено, что более надежная герметичность укупорки
обеспечивается, когда уплотняющая прокладка находится на
боковой поверхности венчика горла, как это имеет место при
герметизации по способу I. На рнс. 32 показана крышка СКО
(тип I) (стеклотара консервная обкатная). Такне крышки из-
готовляются нз жестн № 20, 22. 25 нлн алюминия толщиной
0,38—0,50 мм. При изготовлении крышки С КО-82 нз тонкой
жестн (№ 20, 22) на ней формируется дополнительное кольцо
жесткости по окружности сферы.
Белая жесть, применяемая для изготовления крышек, может
быть лакированной и не лакированной. Алюминий должен
быть покрыт с обеих сторон слоем пищевого консервного лака
нлн эмали В пазы борта готовых крышек вкладываются спе-
циальные резиновые кольца.
На рнс. 33 показана крышка СКО на горле банки в разре-
зе до н после обкатки. Такой шов образуется на закаточных
машинах прн помощи специальных роликов, работающих анало-
гично роликам закаточных машин для жестяной тары с той
только разницей, что герметизация крышек по способу 1 осу-
ществляется в одну операцию, в прикатка крышек к корпусу
жестяных банок — в две. В процессе обкатывания крышки про-
филированным роликом происходит деформация стенки флан-
ца и завитка крышки таким образом, что уплотняющее рези-
новое кольцо плотно прижимается к горлу банки н за счет тре-
пня и упора в венчике горла создается прочное и герметичное
присоеднпенне крышкн к банке.
Прн регулировке роликов закаточных машин, используемых
для обкатки банок I, ориентируются на определенную проч-
Рис. 33. Профиль крышек СКО
а —до обкаткк 6 — пдале обкаткя
ПО
Рис. 34. Приспособление для опре»
деления прочности порки стек-
лянной тары
ность укупорки, которую устанавливают методом нахождения
критического давления, необходимого для срыва крышки.
С этой целью в дне банки просверливают отверстие диаметром
15—20 мм с помощью сверлильного станка (или ручной дре-
ли), в патрон которого вставлена заостренная стальная трубка
(щи заточенный трехгранный напильник). Для облегчения
сверления на дно банки наносят несколько капель скипидара
и абразивный порошок. Такую банку укупоривают крышкой и
заполняют водопроводной водой.
В отверстие вставляется просверленная эластичная резино-
вая пробка (используемая в лабораторной практике), через ко-
торую проходит металлическая трубка диаметром 10—12 мм
(рис. 34). Один конец трубки вводится в банку, а другой соеди-
няется с тройником, на котором в верхнем штуцере имеется
манометр на 5 кг/см3 с ценой деления 0,1 кг/см2. С другой сто-
роны тройника установлен пробковый кран, который соединяет-
ся гибким шлангом с резервуаром сжатого воздуха нлн прямо
с водопроводом [прн наличии в нем давления не ниже 0.3 МПа
(3 атм)].
Испытание производится постепенной медленной подачей во-
ды илн воздуха через пробковый кран. Давление доводится до
критической величины, при которой крышка срывается с горло-
вины банки. Прн этом замечают показания манометра. Банка
1-82 считается нормально обкатанной, если критическое давле-
ние составляет 0,15—0,17 Па (1.5—1,7 атм).
Для смягчения гидравлического удара прн срыве крышки
банка погружается в сосуд с водой. Вместо просверливания
отверстия в дне банки можно пробить отверстие в крышке, что
гораздо проше, однако при этом нужно остерегаться деформиро-
вать крышку, ибо результаты испытания получатся недостовер-
ными.
При укупорке стеклянных банок по способам II и III уплот-
няющая прокладка располагается в дне крышки и на торце
венчика горла, прн этом условия для герметизации создаются
худшие, нежели в варианте I.
Консервная тара типа II («Еврокап») включает в себя стек-
лянную банку, жестяную или алюминиевую крышку и уплотни-
тельную прокладку, нанесенную на периферийную часть торца
(дна) крышки с внутренней стороны.
Торцевая часть венчика представляет собой площадку, по
которой проходит кольцевая канавка. Боковая часть венчика
горла имеет сплошной уступ, ниже которого располагается упор-
ный выступ — карниз, служащий для открывания банок.
Борт крышки «Еврокап» представляет собой усеченный ко-
нус* расширяющийся внизу; иа его боковой поверхности нанесе-
ны вертикальные гофры, расположенные по всей окружности с
шагом 3,5—4 мм. Нижний край борта закатан наружу в виде
ободка, разделенного сквозными просечками на 20—40 частей.
171
Рае 35. Схема герметизации
банок способом II
Рис 36 Схема герметизации
банок способом II!
Уплотняющая прокладка изготовлена путем заливки специ-
альной пастой периферийной части торца (дна) крышки и по-
следующей термообработки, при которой обеспечивается проч-
ное сцепление прокладки с адгезионным лаком (эмалью), по-
крывающим жесть.
Процесс укупорки банок II осуществляется путем введения
горла банки с надетой крышкой в специальный обжимной ци-
линдр. диаметр которого на 1.5—3 мм больше номинального
диаметра венчика горла. Прн этом уплотняющая прокладка
прижимается к торцу банки, а гофрированный борт крышки об-
жимается вокруг уступа горла, частично заходя под него.
В процессе укупорки банка подвергается паровой вакуумнза-
цнк. Прн этом перегретый пар давлением 0.05—0.1 МПа, имею-
щий температуру 120—130сС, подается струями, направленны-
ми в верхнюю часть банки и вытесняющими нз нее воздух.
Благодаря этому после укупорки, стерилизации и охлаждения
в банке образуется вакуум, повышающий надежность гермети-
зации Прочность укупорки по этому способу нормируется в пре-
делах 0.7—1,3 кг/см2.
На рис. 35 показана схема герметизации стеклянных банок
обжимным способом П.
Применение обжимной тары более сложно, чем в варианте I,
и надежность герметизации ниже (отсутствие каких-либо регу-
лирующих элементов для изменения параметров процесса уку-
порки. необходимость создания вакуума, повышенные требова-
ния к качеству банок и крышек и т. п.). Однако большое досто-
инство ее заключается в легкости открывания, чего нельзя ска-
зать о банке I Для открывания последней требуется очень
большое усилие, при котором не исключено разрушение венчика
горла.
Отличительная особенность способа укупорки 111 заключает-
ся в навинчивании крышки на венчик горла за (нлн менее)
оборота, что осуществляется применением специального укупо-
рочного приспособления. В результате давления крышки иа то-
рец венчика горла прокладка на крышке (паста) уплотняется
172
к герметизирует банку. Крышка
при этом не деформируется. Бан-
ка с продуктом подвергается тер-
[ мн чес кой вакуумнзацни паром
перед накрыванием крышкой.
На рис. 36 показана схема
герметизации банок резьбовым
способом III.
Внешний вид банок типа 1П
привлекателен, крышки легко от-
винчиваются и могут быть ис-
пользованы в домашних услови-
ях после опорожнения банок
Однако в силу упомянутых выше
осложняющих моментов этот спо-
соб можно использовать только
для фасовки продукции, стерили-
зуемой прн температурах не вы-
7
Рнс 37 Прибор Бомбаго для ис-
пытания наполненных жестяных
банок ня герметичность
ше 100°С.
Узкогорлые бутылки укупориваются корончатыми крышка-
ми. При этом бутылка поднимается к укупорочной головке или
последняя опускается относительной бутылки, совершая рабочий
ход. При вводе венчика горла бутылки в укупорочную головку
он поднимает крышку, лежашую донышком вверх в очке, и
крышка надевается на венчик. Дойдя до упорного штока при-
жима крышек, бутылка венчиком горла перемешает его вверх,
сжимая пружину. При дальнейшем цикле укупорки венчик горла
с крышкой поднимается в кольцевом укупорочном патроне,
имеющем конусную рабочую поверхность При этом крышка
деформируется н обжимается на венчике горла, прочно закреп-
ляя и уплотняя прокладку на торце венчика.
Укупоренные банки с консервами проверяют на герметич-
ность. Если консервы, изготовленные без жидкой фазы, напри-
мер мясо тушеное, лосось натуральный и др., фасованы в же-
стяные банки, появляется возможность произвести 100%-ную
проверку нх на герметичность путем погружения в горячую во-
ду температурой 85—90®С. При этом находящийся в байках
воздух расширяется, давление в них повышается. В случае не-
герметичности пузырьки воздуха выходят нз швов корпуса и
концов банок. Испытание может производиться путем непрерыв-
ного перемещения банок по желобу, опушенному в горячую во-
ду; негерметнчные банки вручную удаляются нз потока. Такой
способ проверки на герметичность возможен только тогда, когда
продукт закатан в холодном состоянии и на безвакуумных за-
каточных машинах
Для остальных консервов пользуются методами выборочной
проверки наполненных жестяных банок на герметичность.
Один нз методов лабораторного контроля связан с использо-
ванием прибора Бомбаго (рис. 37). состоящего из стеклянного
173
толстостенного сосуда 6 (например, эксикатора), герметично за-
крываемого притертой стеклянной крышкой 5 с трехходовым
краном 4 либо металлической крышкой с резиновой прокладкой
н навннтованным отверстием для подсоединения трехходовой
насадки 3.
Проверка наполненных банок на герметичность производится
так. В сосуд наливают предварительно прокипяченную воду.
В сырой воде имеется растворенный воздух, пузырьки которого
при испытан и и выходят нз воды и могут исказить результаты
определения, поэтому воду необходимо предварительно деаэри-
ровать кипячением. Банку, подлежащую испытанию, тщательно
вытирают (особенно швы) тряпкой, смоченной бензином (для
обезжиривания и предотвращения прилипания пузырьков возду-
ха), затем опускают ее в воду, накрывают сосуд крышкой и,
закрыв краник 4. подключают вакуум-насос к патрубку /. Раз-
режение (порядка 600 -650 мм рт. ст.) регистрируют с помощью
вакуумметра 2 Под действием возникающего в банке избыточ-
ного давления концы ее вспучиваются и в случае негерметично-
сти воздух потоком пузырьков, отрывающихся от негерметнзнро-
ванных участков продольного или закаточного шаов, выходит
через воду наружу. Появление одиночных не отрывающихся пу-
зырьков не означает, что банка негерметнчна. Такне пузырьки
«вылезают» нз наружной полости закаточного шва вполне гер-
метичной банки. По окончании испытания вакуум-насос отклю-
чают, вакуум в сосуде нарушают, открывая краник 4. снимают
крышку и вынимают испытуемую банку.
Для того чтобы не загрязнять воду в автоклавах прн после-
дующей стерилизации, наполненные и герметизированные банки
промывают горячей водой под душем нлн моют в горячих ще-
лочных растворах.
ГЛАВА 7
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ
И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ТЕПЛОВОЙ СТЕРИЛИЗАЦИИ
ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
Как уже отмечалось, консервирование пищевых продуктов
при помощи тепловой стер и л и за инн заключается в том, что пи-
щевой продукт, уложенный в герметично укупориваемую кон-
сервную тару, подвергается в течение определенного времени
нагреву. Тепловая обработка осуществляется в общих чертах
следующим образом: консервные банки загружают в стерили-
зационный аппарат, в котором постепенно повышают темпера-
туру, доводя ее до определенного уровня. Нужную температуру
поддерживают в течение определенного промежутка времени,
затем постепенно понижают, после чего простернлнзованные
банкн выгружают нз аппарата.
Таким образом, основными параметрами, характеризующими
процесс старилнзапин являются температура, которую нужно
поднять и поддержать в стерилизационном аппарате, и время,
в течение которого консервы подвергают нагреву. Эти два пара-
метра можно назвать микробиологическими, поскольку именно
ими определяется гибель микроорганизмов. Несоблюдение этих
параметров приводит к возникновению различных видов биоло-
гического брака консервов, обнаруживаемых, как правило, че-
рез несколько дней, а иногда и недель, после стерилизации (га-
зообразование с бомбажем, скисание, плесневение и пр.).
Если процесс стерилизации ведут при температурах выше
100°C, то в аппарате необходимо с помощью насыщенного во-
дяного пара создать соответствующее (термодинамической таб-
лице) давление. Так как без этого давления нельзя получить
нужной температуры стерилизации, то считается само собой
разумеющимся, что определенной температуре стерилизации
должно соответствовать определенное значение давления по ма-
нометру. Поэтому такое давление не является третьим парамет-
ром процесса.
Однако во многих случаях стерилизацию приходится прово-
дить под давлением, величина которого превышает упругость
греющего пара, необходимую для обеспечения заданной темпе-
ратуры стерилизации. Это дополнительное «сверхпаровое» дав-
ление создают «холодным» путем, с помощью сжатого воздуха
или воды. Так поступают, когда возникающее в таре при стери-
лизации внутреннее давление угрожает вызвать необратимую
деформацию жестяных банок нли срыв крышек с горловины
стеклянных банок. В этом случае внутреннее давление следует
175
уравновесить наружным, не повышая температуры греющей
среды в аппарате. Появляется третий параметр процесса стери-
лизации— давление. Этот третий параметр не влияет на уничто-
жение микроорганизмов н является чисто физическим атрибутом
процесса, однако соблюдать его нужно ие менее точно, чем пер-
вые два. иначе также появляется производственный брак про-
дукции. Отличие его от биологического брака заключается толь-
ко в том. что обнаруживается он сразу же по окончании процес-
са стерилизации и выгрузки банок нз аппарата.
Параметры процесса стерилизации для различных консервов
неодинаковы. Рассмотрим факторы, которые влияют на эти па-
раметры и определяют выбор режима тепловой обработки кон-
сервов.
ФАКТОРЫ. ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ВЫБОР ТЕМПЕРАТУРЫ
СТЕРИЛИЗАЦИИ
Все консервируемые пищевые протукты являются хорошей
питательной средой для развития тех или иных микроорганиз-
мов. и в каждой консервной банке к моменту поступления се
на стерилизацию присутствуют микробы. Однако не в каждом
продукте микроорганизмы могут развиваться в одинаковой ме-
ре хорошо, так как оин очень чувствительны к активной кислот-
ности среды, в которой находятся.
По принятым в химии критериям все консервируемые пище-
вые продукты относятся к кислым средам, ибо водородный по-
казатель их всегда (за редким исключением) ниже 7:
Консервы	pH
Мясные и мясораспгге.тьныс	6,0—6.4
Молочные ....	6.1—6.3
Рыбные:
натуральные .	6.4—7.2
в мас.че ...	6,3—6.7
в томатном соусе	5,2—5.5
Овошные
натуральные .	5.2—6,3
закусочные....................................4,8—5.1
обеденные	4.0—5,2
сокн .	4,2—5.4
Томатное пюре .	4,5
Томатная паста	4.8
Компоты,
нз вкшеи, слив, яблок винограда, айвы, абри-
косов н персиков половниками	3,3—3.9
нз абрикосов и персиков целых	4,0—4.2
ж мандаринов .	4,6
нз черешен .	4.0
Фруктовые сокн-
э черной смородины, яблок, винограда, вишен,
айвы . . .	3.1—3.8
из абрикосов	4.0
Джемы. варенья, повидло
М3 айвы. груш. слив, яблок, абрикосов, черной
смородины ...	3,1—4.1
нз грецкого ореха.................. 6.7
176
Однако эти данные говорят только о том. что среды консер-
вируемых продуктов — кислые. Они не дают возможности су-
дить о поведении микроорганизмов в этих средах.
Поэтому микробиологи установили свой_критерий для оцен-
ки степени кислотности пищевых продуктов. реакникГЯа актив-
ную кислотность среды самого опасного для здоровья человека
возбудителя порчн С botulinum.
Бактерии — возбудители ботулизма являются токснгенными
спороносными анаэробами, поэтому онн находят для себя впол-
не подходящие условия в консервах, герметично укупоренных,
из которых большая часть воздуха удалена перед закаткой.
Известно шесть типов возбудителей ботулизма — А, В, С, D, Е и
F. Наиболее опасными для консервной промышленности явля-
ются возбудители типов А и В. так как они отличаются высокой
термоустойчнвостью. Споры этих возбудителей не погибают да-
же после многочасового кипячения прн 100 °C. Эти штаммы от-
носятся к группе гнилостных микроорганизмов, способных раз-
1 а гать разнообразные животные и растительные белки. Разла-
гают они и углеводы с образованием газов.
Опасность для здоровья представляют не сами микроорганиз-
мы, которые не способны паразитировать н развиваться в орга-
низме человека или животных и тем самым вызывать заболева-
ние. Возбудители ботулизма являются сапрофитами и могут
развиваться только на неживых средах, к которым относятся
все пищевые продукты, кроме живых органов растений — плодов,
ягод, овошей. Но в процессе своей жизнедеятельности онн про-
дуцируют токсин, чрезвычайно опасный для здоровья и жизни
человека. Многие ученые отмечают, что по силе своего действия
токсин ботулизма превосходит синильную кислоту в 1000 раз.
Это сравнение не особенно удачно, ибо создает впечатление о
мгновенности смертельного действия токсина. Между тем ток-
син ботулизма является нервнопаралнтнческим ядом замедлен-
ного действия, обнаруживаемого спустя 8—12 ч, а иногда н
больше. Человека можно спасти лишь в том случае, ест и в са-
мом начале заболевания ввести аитнботулнннческую сыворотку.
Поэтому, когда говорят о силе ботулинического токсина, имеют
в виду нс быстроту действия, а летальную дозу. И действитель-
но. всего лишь 1-10 s мг этого токсина убивает морскую
свинку.
Обычно продукты, в которых образовался ботулинический
токсин, по внешнему виду выглядят испорченными, ткани раз-
мягчаются, появляется посторонний «сырный» запах, образует-
ся газ. что приводит к вздутию крышек консервных банок (бом-
баж). Однако — и это делает зараженные токсином ботулизма
продукты особенно опасными — зафиксировано немало случаев,
когда токсин обнаруживается в продуктах без существенного
изменения их внешнего вида, вкуса и без образования посторон-
них запахов. Такими продуктами можно отравиться незаметно,
а так как инкубационный период продолжается несколько ча-
12—205	177
сов, отравление может быть выявлено слишком поздно. Нужно
сказать, что в отличие от возбудителей, токсин ботулизма нетер-
мостоек: 20—30-мннутиое нагревание при 80 °C полностью раз-
решает его. Поэтому, если консервы прогреть перед употребле-
нием в пищу, они становятся совершенно безвредными. Однако
большинство консервированных пищевых продуктов, в которых
возможно развитие возбудителей ботулизма, употребляются в
холодном виде (закусочные консервы нз овощей и рыбы, томат-
ный сок и др.), поэтому такой мерой предосторожности, как
предварительное кратковременное кипячение, практически нель-
зя воспользоваться.
В консервах могут развиваться не только возбудители боту-
лизма, но и другие гнилостные анаэробы, которые еще более
термоустойчивы, чем С. botulinum, но не столь опасны. К ним
относятся, например, С. sporogenes, С. perfringes, С. putrificum,
которые являются частой причиной порчн мясных и рыбных кон-
сервов. Порча пищевых продуктов микробами этой группы всег-
да сопровождается образованием дурнопахнущих газов, разло-
жением пищевых веществ н бомбажом. Степень порчн продук-
тов настолько явно выражена, что служит надежной гарантией
против употребления нх в пищу. К тому же продукты жизнедея-
тельности этих клостридий не слишком токсичны.
Вот почему уничтожение спор именно возбудителей ботулиз-
ма прн стерилизации консервов считается совершенно обяза-
тельным во всем мире. Поэтому и классификация пищевых про-
дуктов основана на нх реакции на активную кислотность среды.
До недавнего времени считали, что возбудители ботулизма
не могут развиваться в консервах, pH которых ниже 4.5.,Исходя
из этого было предложено считать такие продукты кислыми, в
среды, pH которых выше 4.5, относить к малокнелотным. Одна-
ко исследования последних лет показали, что возбудители бо-
тулизма могут развиваться н в бозее кислой среде. Поэтому
рубеж значения pH был постепенно снижен, сначала до 4,4, а
затем до 4,2
Что касается других гнилостных анаэробов, то наиболее бла-
гоприятная кислотность для развития этих микробов характе-
ризуется pH 6,0 и выше, хотя они могут развиваться и в интер-
вале pH 4,5—5.0, не давая прн этом газообразования.
Спорообразующие анаэробы находятся главным образом в
почве, откуда они вместе с пылью заносятся на поверхность
плодоа, овощей, попадают в молоко и другие продукты. Некото-
рые виды этих микробов находятся во внутренностях животных,
что является частой причиной заражения мяса. Раньше счита-
ли, что присутствие этих микробов приводит к порче только
мясных консервов. Нужно, однако, сказать, что нередко гнило-
стные спорообразующие микробы вызывают порчу и консерви-
рованных овощных, молочных, рыбных и других продуктов.
Прн несколько большей кислотности пищевых продуктов
(pH 4.5—5,0) в них нередко развиваются такие термоустойчивые
178
микробы, как, например, С. thermosaccharolyticum. Эти микро-
организмы относятся к группе термофильных анаэробов, вызы-
вающих разложение углеводов с образованием газов (главным
образом диоксида углерода и водорода), приводящих к вздутию
консервной банки.
В ннзкокислотных консервах, особенно содержащих сахар к
крахмал, часто развнзаются также термофильные анаэробы ти-
па В. stearothermophilus, вызывающие порчу консервов, не со-
провождающеюся образованием газов и вздутием крышек. Кон-
сервы прн этом просто скисают, крышки же остаются плоскими.
Поэтому такой вид порчи называют <плоскокцелым». Отсутствие
внешнего признака, сигнализирующего о порче консервов, очень
затрудняет отбраковку банок, подверженных этому виду порчн.
Несмотря на то что в консервных банках содержится, как
правило, мало воздуха, все-такн в пек нс л отпой среде могут раз-
виваться различные термоустойчивые микроорганизмы, отно-
сящиеся к группе спорообразующнх аэробов В литературе от-
мечены случаи порчн, вызванные этими микробами, таких кон-
сервов, как кукуруза в цельных зернах, елнвкн, мясные и рыб-
ные консервы, причем нередко эта порча сопровождается взду-
тием крышек.
Существует большая смешанная группа микроорганизмов
(различные споро- н неспорообразующне бактерии, плесенн и
дрожжи), которая очень хорошо развивается в кислой среде,
однако эти виды микробов являются нетермоустойчнвыми. По-
этому консервы, характеризующиеся высокой кислотностью, в
которых термоустойчивые формы вообще не развиваются, а фор-
мы. хорошо переносящие высокую кислотность, яаляются иетер-
неустойчивыми. можно стерилизовать прн более умеренных
температурах, чем продукты малокнелотные.
Итак, в первом приближении все консервируемые пищевые
продукты можно по величине активной кислотности разделить
на 2 группы: малокислотные (pH более 4,2) н кислотные (pH
4,2 н менее).
Первую группу стерилизуют прн температурах выше 100°C,
обычно в интервале 112—120X. хотя иногда пользуются к бо-
лее высокими температурами порядка 125—130X. Вторую
группу стерилизуют при температурах до 100°C, но не ниже
75—80 X. К первой группе относят все мясные, рыбные, молоч-
ные и овощные консервы, а ко второй — все плодово-ягодные
консервы: компоты, варенья, джемы, соки.
Однако эта простая на первый взгляд классификация ослож-
няется рядом исключений.
Во-первых, томатный сок, который ранее причисляли к кис-
лотным продуктам, ибо pH его колебался в пределах 4,0—4,5,
оказался средой, в которой при определенных условиях разви-
вается и дает токеннообразованне С botulinunf. В литературе
отмечены случаи пищевых отравлений ботулинической природы,
вызванные консервированным томатным соком. Поэтому, начн-
12’	17»
ная с 1973 г., стерилизация консервов «Томатный сок» произво-
дится, как и большинства консервов первой группы, при 120сС.
Нс слишком строгая избирательность возбудителей ботулиз-
ма к фактору активной кислотности сказалась и в отношении
консервов из абрикосов. Так, по каким-то еще не выясненным
причинам «Абрикосовый сок», pH которого в ряде случаев со-
ставляет 3.8—3.9 (т. е. среда с высокой кислотностью), также
оказался подходящим продуктом для развития возбудителей бо-
тулизма. Поэтому консервы из абрикосов рекомендуют стери-
тнзовать при 110сС, в крайнем случае при 100°С, ио значитель-
но дольше, чем нх стерилизуют в том случае, если кнсютиость
их выше (pH ниже 3.8).
В то же время концентрированные томатопродукты, pH ко-
торых значительно выше 4,2 и которые следовало бы отвести к
первой группе, принято стерилизовать всего лишь при 100“С,
ибо возбудители ботулизма и другие анаэробы в этих продуктах
не развиваются. Возможно, это связано с повышенным содержа-
нием сухих веществ, а тормозящее влияние на развитие гнило-
стной микрофлоры в томатном пюре н томатной пасте оказывает
и недиссоц ниров а иная часть кислотных молекул, нбо общая
кислотность концентрированных томатопродуктов весьма высо-
ка. порядка 2—2,5. Это значительно выше, чем кислотность
фруктовых консервов.
Наконец, более жесткий режим, чем этого можно было ожи-
дать, исходя нз значения активной кислотности, практикуется
лри стер ил изаци^са латов из свежих овощей (капусты, сладкого
перца, томатов, моркови, лука, свеклы), pH которых с помощью
уксусной кислоты отрегулирован в диапазоне 3,7—4,2. Несмотря
иа то что этот диапазон характеризует консервы второй группы,
салаты рекомендуют стерилизовать при температурах порядка
112—120°С и, таким образом, эти консервы тоже выпадают из
приведенной классификации с рубежом pH в 4.2. По-внднмому,
в данном случае влияние оказывает наличие жира в этих кои
сервах, а также тот факт, что сами компоненты консервов явля-
ются матокислотнымн, а внесенная при закладке уксусная кис-
лота из-за отсутствия жидкой фазы (в этих консервах нет за-
ливки) не может во время стерилизации равномерно распреде-
литься во всем объеме продукта.
Все же. с учетом отмеченных исключений, можно, в порядке
некоторой идеализации схемы, принять распределение консер-
вируемых пищевых продуктов по показанию pH на 2 группы,
стерилизуя одну нз них (pH>4.2) при температурах выше 100°C.
а другую (рН<4,2)—прн 100°С илн ниже.
Стерилизация является общим термином, обозначающим
тепловую обработку консервов, проводимую с целью уничтоже-
ния микробов при любых температурах. В более узком смысле
под стерилизацией принято понимать тепловую обработку кон-
сервов при 100°C н выше. Стерилизация же. проводпмая прн
температуре ниже 100 *С, носит катанке пастеризации.
JSO
Хотя молоко pH которого около 6, пастеризуют, однако оно не являет-
ся исключением жз классификации, поскольку продукт, выпускаемый под на-
званием «Молоко пастеризованное», не является ко н стр во м Пастеризованное
молоко подвергается тепловой обработке яря температуре ниже 100 *С
лишь с целью уничтожения вегетативных к теток патогенных бактерий Ре-
жим тепловой обработки Ц£_йб«печнвлет ункчтожешя .аюр мкмрооргаинз-
мов. поэтому пастеризованное молоко ие предназначается для длительного
хранения. Если же молоко хотят сохранить на длительный срок, то его
действительно стерилизуют при температурах 115—120 ®С я тогда такой про-
дукт является консервом
Существует еще один способ стерилизации, который назы-
вают тиидализацией, или повторной^ стерилизацией. Способ
заключается в том, что консервы стерилизуют дважды или
трижды с интервалами между варками 20—28 ч
Тшсдалтпацпя отличается от обычной стерилизации также
тем, что каждая из варок в отдельности недостаточна для дости-
жения нужной степени стерильности, Стерилизуют, например,
при традиционном температурном уровне, но каждый раз в те-
чение очень короткого промежутка времени . Или же каждый
раз стерилизу ют в течение обычного промежутка времени,-НЕТ
при более у-меренной.jw.m полагается для данного вида консер-
вов. темпериту ре. Процесс такой «неполной» тепловой обработ-
кн консервов называется также субстерилизацне1Ь~Прц твкой
оригинальной тепловой обработке первоначальная консистенция
сыры^измендетдо _,мин.имадЫ1и ило ттому_ качество ^лкервовдш-
лучается лучше, чем при обычной стерилизации.
Если, например, трижды стерилизовать при 100 °C всего по
5 мин компоты в крупной консервной таре с интервалом в сутки
между варками, то плоды не развариваются, как это нередко
бывает при обычной однократной 40—50-минутной тепловой
обработке. Консистенция плодов получается упругая, плотная.
С другой стороны, некоторые деликатесные мясные консервы
типа «Ветчина», «Говядина в желе», «Филей свиной», «Бужени-
на», «Печень говяжья» и др. подвергают двукратной стерилиза-
ции не при повышенных температурах порядка 115—120 °C. как
это следовало бы делать согласно классификации по активной
кислотности, а всего лишь прн 100°C- После первой варки
консервы охлаждают н оставляют при комнатной температуре
(18—20сС) на 20—28 ч до вторичной стерилизации. Каждая
варка в байках продолжается 60—70 мни. Такая умеренная
тепловая обработка позволяет сохранить нежную консистенцию
этих консервов, чего трудно добиться при однократной высоко-
температурной стерилизации
Оригинален и принцип, положенный в микробиологическую
основу способа консервирования тиидализацией- Прн первой
варке, которая недостаточна по продолжительности илн темпе-
ратурному уровню, погибает большинство вегетативных клеток
бактерий. Часть же нз иих, в порядке самозащиты от изменив-
шихся в неблагоприятную сторону условий внешней среды, ус-
певает превратиться в споровую форму и тем самым «спасает-
181
ся> от действия высокой температуры. В течение межварочной
суточной выстойки при комнатной температуре споры прорас-
тают, образуя вегетативные клетки, которые погибают прн пов-
торных варках.
Следует иметь в виду, что мясные консервы, которые по ку-
линарным соображениям нельзя стерилизовать прн температу-
рах выше 100 °C и которые тиндализуют при 100 °C нлн даже
стерилизуют при 100°C неоднократно (консервы из соленого
или копченого мяса, бекона или шпика, содержащие нитраты,
нитриты и др ), не являются «настоящими» консервами в обыч-
ном понимании этого термина. Их стабильность прн хранении
□имитируется сроком от 3—6 мес до 1 года при пониженной
температуре хранения, например не выше 15°C (так называемые
«3/« консервы») или от 0 до 5СС («полуконсервы»).
Например, консервы из соленых или солено-копченых око-
роков «Ветчина», стерилизуемые двукратно при 100°C (с интер-
валом между автоклавоварками 20—28 ч), являются % кон-
сервами, их хранят при температуре не выше 15°C. Тиндализо-
ванные консервы «Говядина в желе», «Антрекот», «Солонина
деликатесная», «Филей свиной». «Телятина» также относятся к
34 консервам, так как их можно хранить при температуре не
выше 15 QC до 1 года. Консервы «Ветчина таллинская», кото-
рые стерилизуют однократно по ступенчатому режиму: 15 мни
прн 100 СС и 120 мин при 85 °C и хранят прн температуре от 0
до 5 °C, являются пол у консервам и.
Хотя изготовление таких «ограниченно годных» полуконсер-
вов н традиционно, однако увеличивать выпуск этих ппшевых
продуктов нецелесообразно. Дело в том, что проконтролировать
выполнение условий хранения не всегда представляется возмож-
ным, а несоблюдение оговоренной температуры либо срока хра-
нения чревато опасными последствиями, поскольку нежелатель-
ная микрофлора не уничтожена полностью.
В то же время нс следует думать, что «настоящие» консер-
вы, не требующие особо оговоренных условий (температуры в
продолжительности) хранения, являются на 100% стерильными.
Задача, которая ставится перед процессом стерилизации, заклю-
чается в уничтожении лишь тех форм микроорганизмов, кото-
рые могут развиваться прн обычных условиях хранения н вы-
зывать при этом порчу консервов либо образовывать опасные
для здоровья человека продукты своей жизнедеятельности. Не-
которые же микроорганизмы, например сенная нлн картофель-
ная палочки, в консервах не развиваются и являются в этом
смысле безвредными. Добиваться их уничтожения нет смысла,
тем более, что они очень термоустойчивы, и настройка процесса
стерилизации на их уничтожение привела бы только лишь к из-
лишнему ужесточению режима и ухудшению качества пищево-
го продукта.
Таким образом, в процессе стерилизации следует добиваться
ие абсолютной, а лишь промышленной стерильности.
прн которой в консервах должны отсутствовать возбудители
порчн пищевых продуктов или патогенные и токсигенные фор-
мы и могут встречаться микроорганизмы, ие способные разви-
ваться к вызывать порчу консервов при обычных условиях хра-
нения. В этом смысле как пастеризация, так н стерилизация
являются процессами тепловой обработки пищевых продуктов
в герметичной таре, в результате чего получаются промышленно
стерильные консервы Пастеризация применима к пищевым про-
дуктам, промышленная стерильность которых достигается при
температуре 100"С и ниже, а стерилизация — при температурах
выше 100°C. Приводимое определение пастеризации относится
к консервному производству в отличается от медицинского оп-
ределения, согласно которому пастеризацией называется тепло-
вой процесс, проводимый прн температурах ниже 100°С с
целью уничтожения только вегетативных клеток микробов, не
затрагивая спор.
ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ВРЕМЯ СТЕРИЛИЗАЦИИ
Если взвесь микробов поместить в тонкую, запаянную с двух
сторон стеклянную трубочку, которую погрузить затем в кипя-
щую воду или вообще в среду, нагретую до достаточно высо-
кой температуры, то микроорганизмы погибнут. Однако уничто-
жение микробов не происходит мгновенно. Для того чтобы уни-
чтожить мякробы прн данной температуре стерилизации, необ-
ходимо определенное время. Это время называют смертельным,
или летальным.
Смертельное время при данной температуре можно, напри-
мер, определить, погрузив в нагретую до данной температуры
среду несколько таких тонких, желательно капиллярных, тру-
бочек с микробами. Трубочки должны быть как можно тоньше,
чтобы можно было пренебречь временем, требуемым для про-
грева содержимого до температуры стерилизации насквозь, и
вести, следовательно, отсчет этого времени с момента погруже-
ния капилляров в греющую среду. Вынимая через определенные
промежутки времени (например, через каждые 5 мин) по одной
или несколько трубочек из нагретой среды и мгновенно охлаж-
дая их в ледяной воде (чтобы сразу прекратить действие высо-
кой температуры и считать, что данная трубочка подвергалась
нвгреву именно заданный промежуток времени), производят
микробиологический анализ, позволяющий установить момент,
когда в очередной трубочке ие окажется живых спор. Время от
момента погружения капилляров в нагретую до данной темпе-
ратуры среду до момента, прн котором все микробы оказыва-
ются уничтоженными, в есть смертельное время прн данной
температуре.
Нужно сказать, что понятие о смертельном времени являет-
ся условным н может быть использовано лишь в первом приблн-
I8J
женин, для удобства обсуждения представлений о процессе ги-
бели микроорганизмов. Позже будет показано, что полностью
уничтожить все споры микроорганизмов при тепловой обработке
во влажной среде невозможно. Как бы долго ии стерилизовать
капилляры с взвесью микробов, количество их будет становить-
ся все меньше н меньше, ио всегда некоторая доля нх будет
оставаться в живых Тот факт, что через какой-то промежуток
времени тепловой стерилизации мы в очередной пробе не обна-
ружили жизнеспособных спор, говорит лишь о том. что колнче-
во микроорганизмов понизилось до уровня, который является
меньшим, чем одна спора на трубочку, и. следовательно, если
бы для опыта было взято больше капилляров, то спустя про-
межуток времени, который в предыдущем опыте мы сочли
смертельным, мы бы еще обнаружили живые клетки.
Переходя теперь к вопросу о времени, которое необходимо
для стерилизации консервов, можно сказать, что если бы прн
погружении банок в стерилизационный аппарат требуемая тем-
пература стерилизации создавалась сразу и одновременно во
всей массе продукта (подобно тому, как это практически про-
исходило в тонкой стеклянной трубочке, содержащей взвесь
микробов), то установленное капиллярным методом смертель-
ное время прн данной температуре и было бы требуемым общим
временем стерилизации для консервной банки.
Однако при стерилизации банок паром или горячей водой
заданная температура устанавливается не сразу и не одновре-
менно во всей массе продукта. Передача теплоты от теплоноси-
теля к продукту идет от периферии банки к ее центру. Сначала
прогреваются слон консерва, находящиеся у поверхности банки,
затем теплота проникает постепенно в глубину продукта и.
наконец, достигает наиболее отдаленного от периферии места,
находящегося вблизи геометрического центра банки
Таким образом, центральная часть консервной банки, кото-
рая считается обсемененной микробами в такой же мере, как
н другие участки, начинает стерилизоваться при заданной тем-
пературе значительно позже, чем периферийные слои. Следова-
тельно, именно эта центральная часть является наиболее небла-
гополучной с точки зрения возможности выживания в ней мик-
робов.
Поэтому, говоря о смертельном времени для микроорганиз-
мов. имеют в виду клетки, находящиеся в центральной части
банки, а. значит, отсчет этого времени нужно вести с момента
достижения заданной температуры стерилизации в центре бан-
ки. а не от начала прогрева банки в стерилизационном аппа-
рате.
Тогда в первом приближении общее время стерилизации
Товщ будет состоять из двух отрезков: времени проникновения
теплоты в центр банки (имея в виду достижение в центре банки
температуры стерилизации) тпР и смертельного времени т.м. т. е.
времени, которое требуется для уничтожения микроорганизмов,
1Ы
находящихся в центре банки, начиная с того момента, когда в
центре банки достигнута заданная температура: т.лщ = тпр+тсм-
Необходимо оговориться, что такой подсчет времени стерили-
зации в значительной мере неправилен, так как микроорганиз-
мы. находящиеся в центре банки, начинают погибать не в тот
момент, когда в центре достигнута именно заданная температу-
ра стерилизации, а несколько раньше, когда центр прогрет до
температурного уровня, пусть меньшего, чем заданная темпера-
тура стерилизации, но все равно смертельного для микробов.
Поэтому Товщ ие равно сумме тл₽ н т<м. а меньше этой суммы.
Правильнее всего сказать, что общее время стерилизации явля-
ется функцией от времени прогрева м смертельного времени,
т. е. т (тпр. Тем).
Итак, для того, чтобы уяснить факторы, от которых зависит
общее время стерилизации, нужно рассмотреть в отдельности
факторы, определяющие смертельное время (микробиологиче-
скую составляющую), в факторы, определяющие время проник-
новения теплоты в центр банки (теп тофизичсеку ю составляю-
щую).
-ФАКТОРЫ. ВЛИЯЮЩИЕ НА СМЕРТЕЛЬНОЕ ВРЕМЯ
{МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ)
Смертельное время зависит от следующих факторов: темпе-
ратуры стерилизации: химического состава консервов; вида мик-
роорганизмов и нх количества.
Температура стерилизации. Как нельзя говорить о смертель-
ном времени, не учитывая температуру стерилизации, так нель-
зя говорить н о температуре, не связывая ее со временем, необ-
ходимым для такой обработки Какой-то определенной темпера-
туры. являющейся смертельной для данного вида микроорганиз-
мов. не существует. Микроорганизмы можно уничтожить при
разных температурах, начиная приблизительно с 60°C. Вопрос
сводится лишь к времени, которое требуется для уничтожения
микробов прн данной температуре. Таким образом, смертельные
условия для данного вида микроорганизмов нельзя определить
одной лишь температурой, а только сочетанием «смертельная
температура — время».
Естественно, что зависимость между смертельным временем
и температурой обратная, т. е. с повышением температуры сте-
рилизации смертельное время снижается. При этом оказывается,
что с повышением температуры смертельное время не просто
снижается, а снижается в сильнейшей мере. Так, по данным
Эсти и Мейера, отмирание спор С. botulinum характеризуется
следующими параметрами:
Температура, *С . 100 105 ИО 115 120
Время. мин	ЗЛО 100	32	10	4
IBS
Г.см,-***
зц я wy га w гс
Рве. ЗЯ Зависимость летального времени для
С. aporogenea от температуры в твнейных коорди-
натах
Из приведенных данных видно, что от-
носительно небольшое повышение темпе-
ратуры стерилизации приводит к резкому
сокращению смертельного времени. Или.
в математической форме, повышение тем-
пературы стерилизации в арифметической
прогрессии приводит к сокращению смер-
тельного времени в геометрической про-
грессии. Кривая зависимости «время — тем-
пература» для С. sporogenes приведена на
рис. 38.
Бигелоу обратил внимание на то. что
ест и кривые смертельного времени построить в полулогарифме-
тнчетких координатах, отложив на горизонтальной оси темпера-
туру в линейных отрезках, а на вертикальной — логарифмы зна-
чений смертельного времени, то кривые эти выпрямляются.
Так, зависимость «смертельное время — температура для С. bo-
tulinum, по данным Ч. Болла, имеет вид. показанный на
рнс. 39.
Способность кривых смертельного времени выпрямляться
при построении их в полулогарифмических координатах дает
возможность характеризовать их простыми аналитическими вы-
ражениями.
Рве. 39 Зависимость летального вре-
мени для С. botulinum от темпера
туры в полулогарифмических коор-
динатах
Рис 40 Теоретическая кривая ле-
тального времени (к выводу форму-
лы)
186
Предположим, необходимо вывести уравнение прямой линии,
пересекающей координатные осн на графике, построенном в по-
лулогарифмической сетке (рис. 40). Допустим, что мы взяли
наклонную прямую линию, пересекающую вертикальную ось в
точке В, а горизонтальную — в точке Д, при этом имеется в виду,
что на горизонтальной оси откладываются температуры стерн-
лнзапип в линейных единицах в порядке возрастания слева на-
право. а по вертикальной — логарифмы значений смертельного
времени в возрастающем порядке снизу вверх.
Нижеследующий вы вот имеет некоторую специфику, отли-
чающую его от аналогичных построений в аналитической гео-
метрии.
Во-первых, имеется в виду, что в точке О проставлено зна-
чение любой данной температуры стерилизации Тл (например,
100°C), а в точке Р — значение той температуры стерилизации
7,). с действием которой сравнивается действие температуры
Тл и которая, следовательно, принимается за эталонную точку
(например, 120°С). Так что фактически ось у проходит через
точку Р(Г>), которая является началом координатной сетки.
Тогда координаты точки В будут: абсцисса ОР—х, ордината
ВО—Igy. Координаты же точки М. через которую проведена
вертикальная ось, будут: абсцисса — нуль, ордината МР—Igr.
Рассмотрим подобные треугольники ВОА и МРА. Обозначим
О А через а, тогда РА будет равно а—х.
Из правила подобия следует
ВО/Л1₽-ОЛ/₽Л.
нлн
Jgy lgt»e/(a— ж).
Отсюда
. _ 1gУ(fl—*) clgy—*Igy ,
8 в а я а *
следовательно
•«I--о.,
Коэффициент !gy/a при х — это отношение ВО/О А, нлн тан-
генс угла наклона а данной прямой ВА. Угловой коэффициент
Л—tga свидетельствует о тер неустойчивости данной микрофло-
ры- чем круче прямая (больше угол а), тем данная культура
менее термоустойчива, чем положе — тем более устойчива к
тепловому воздействию.
187
Таким образом, уравнение (31) можно представить и так
v = *tfia = *х.	(32)
Другая специфическая черта настоящих выкладок заключа-
ется в том. что при выводе окончательного уравнения такой
прямой представилось удобным выразить угловой коэффициент
А lgy/a другим отношением, в котором произвольные катеты
IgV и а заменены другими, вполне определенными, не связанны-
ми с произвольной точкой В
Из рнс= 40 видно, что угловым коэффициентом может быть
ие только отношение \gy]a-BO/OAt но и отношение любых дру-
гих катетов, любых подобных треугольников, например BD/DE.
Прн этом числовое значение в точке D в 10 раз меньше, чем в
точке В.
Тогда, если принять, что длина отрезка ВО —IglO/, а
DO = lg/ (где / — любое значение по логарифмической шкале ор-
динат). то длина катета BD = BO—DO 1g 10/—Igb lg(10///)—
«lglO=L
Таким образом, если взять за основу тот путь, который пря-
мая ВА проходит за один логарифмический цикл, т е. когда
численное значение на оси ординат уменьшается в 10 раз (в
данном примере этот путь представлен катетом D£, который
принято обозначать буквой Z). то угловой коэффициент будет
равняться 1/Z.
Тогда уравнение (32) можно записать так:
Получается, что константой, характеризующей наклон этой
полулогарифмической прямой (а следовательно, н термоустой-
чивость микроорганизмов), является 1/Z. Но поскольку 1/Z явля-
ется константой, то и катет Z тоже является константой, ибо
вертикальный катет — единица — постоянная величина.
В окончательном виде уравнение полулогарифмической пря-
мой записывается следующим образом:
=	(33»
где у — ордината любой точка на кривой смертельного времени, т е смер-
тельное время, соответствующее любой данной температуре в точке 7х.мии;
т — ордината той точка кривой, которая соответствует определенной, зара-
не* обусловленной точке на горизонтальной температурной оси, иными сто-
ваин. т — смертельное время, соответствующее «эталонной», заранее обу-
словленной температуре мин; л — абсцисса любой точки на кривой, т е.
р ас стоинне по горизонтальной осн от какой-то основной точки, через кото-
рую проходит вертикальная ось, до любой точки иа кривой, иными словами,
л — разность температур между какой-то заранее обустопленной эталонной
температурой Г» н любой другой температурой стерилизации Тя. *С; Z—
расстояние по оси абсцисс, которое проходит кривая за время, равное одно
му логарифмическому циклу, яными словами Z —разность температур за
один логарифмический пикт иди же число градусов, на которое нужно по-
ныснть температуру стеркднзацям, чтобы смертельное время уменьшилось в
10 раз. "С-
Положение прямой ие может быть определено одням ее на-
клоном. Необходимо иметь еще координаты хотя бы одной точки
на этой прямой. Так, положение прямой смертельного времени
для С. botulinum характеризуется Z=10°C, тогда т прн 121,1 ®С
равно 2.5 мии.
Уравнение (33) имеет важное практическое значение, ибо-
оно позволяет, взяв за эталон известное смертельное время,
соответствующее какой-нибудь определенной температуре, рас-
считать смертельное время для любой другой температуры. При
этом уравнение (33) удобно преобразовать так, чтобы сразу
определять у.
(34)
НЛН
F—т 10 1 '	(35)
Пример. Допустим, что смертельное время для каких-либо микроорга-
низмов при температуре 120 ’С равно 4 мин, Z—IO’C. Требуется опрёде
лить, какова должна быть продолжительность стерилизации, если темпера-
туру понизить до 100 *С.
По формуле (35)
120—100
„ = 410 W «=410* —400 НИИ.
Таким образом, иолучилось, что прп помяженил температуры на 20 *С
смертельное время возросло о 100 раз и составило несколько часов
Если же предположить, что стерилизация будет проводиться при более
высокой, чем 120 °C температуре, например при 140 *С. то смертельное вре
мя резко снизится и составит
120-140
»=4-|0 ‘°	«= 4-10-*-0,04 инк,
или всего около 2,5 с.
Из этих примеров видно, что стерилизацию можно проводить-
при разных температурах, меняться будет лишь продолжитель-
ность процесса. В связи с этим возникает вопрос, что лучше:
Дольше стерилизовать прн умеренных температурах, или же сте-
рилизовать быстро прн высоких температурах?
Для ответа на этот вопрос необходимо принять во внимание
соображения, относящиеся к качеству стерилизованной продук-
ции и к характеристике процесса стерилизации с количествен-
ной стороны.
Еще недавно считалось, что тепловая обработка пищевых
продуктов при высоких температурах вызывает ряд нежелатель-
ных изменений нх качества, прежде всего органолептических
свойств, поэтому технологические процессы (сушку, варку, сте-
18»
рнлнзацню) следует проводить при умеренных температурных
условиях.
Об ухудшении качества судили по гидролитическим реак-
циям. которые приводят к размягчению пищевых продуктов.
В определенной мере они необходимы, однако нх следует под-
держивать в определенных границах, иначе продукты получают-
ся разваренными.
Другой тип нежелательных изменений связывают с так на-
зываемыми меланоидниовыми реакциями, протекающими между
редуцирующими сахарами и свободными аминокислотами. В ре-
зультате образуются сахаропротеиновые комплексные темноок-
рашениые соединения, придающие пищевым продуктам нежела-
тельные «уваренные» тона, посторонние привкусы, запахи и т. п.
Однако по мере накопления информации становилось ясно,
что глубину упомянутых реакций нельзя связывать только лишь
с одним фактором — температурным уровнем процесса, а сле-
дует учитывать два фактора: температуру и продолжительность
выдержки продукта прн этой температуре.
Оказалось, что для ограничения и подавления сахароамин-
ных реакций следует найтн оптимальное сочетание этой пары
«температура — время».
Возьмем для примера процесс потемнения пищевых продук-
тов при тепловой обработке, приняв в качестве критерия интен-
сивность протекающих деградациейных реакций ухудшения ок-
раски. Исследования показали, что скорость реакций деграда-
ции растет с повышением температуры, однако время, необходи-
мое для достижения стерильности пищевых продуктов, с повы-
шением температуры уменьшается в неизмеримо большей сте-
пени. Иначе говоря, повышая температуру стерилизации, мы до-
живаемся уничтожения возбудителей порчи задолго до того, как
реакции деградации пищевых веществ приобре-
тут существенное значение для качества.
Сказанное четко иллюстрируется кривой иа
рис. 41. По вертикальной оси отложена степень
потемнения в условных единицах, причем сте-
пень потемнения прн ПО °C принята за 100 еди-
ниц, по горизонтальной оси — температура сте-
рилизации.
Как следует из этого рисунка, с повышением
температуры стерилизации степень потемнения
резко
120 °C
ставтяет всего 30% от окраски
прн 110 °C, а при 140 °C — всего
2%. Следует только иметь в в и
ду, что отложенные на кривой
точки не означают равную про-
должительность выдержки при
ЛЛ7 №
Рис. 41. Степень потемнения про-
дукта при разных температурах
стерилизации
190
уменьшается- Так. прн
степень потемнения со-
указанных температурах, а являются лишь изосмертельнымн,
т. е. характеризуют такое сочетание смертельных факторов
[(температура — время), при котором степень уничтожения мик-
роорганизмов одинакова. Например, для достижения смертель-
ного эффекта при 120 °C требовалась 10-минутная выдержка
при этой температуре, а прн 140 °C тот же стерилизационный
(“эффект достигался всего за 8 с!
| Таким образом, для замедления химических реакций, вызы-
вающих ухудшение качества стерилнзованиой продукции, сле-
дует вести тепловую обработку при возможно более высоких
температурах в течение очень короткого промежутка времени.
В литературе этот принцип принято именовать высокотем-
пературной кратковременной стерилизацией
(<ВТ—КВ>).
Итак, вопрос о выборе температуры стерилизации с позиций
качества продукции ясен. Рассмотрим теперь влияние темпера-
туры стерилизации на количественную характеристику про-
цесса.
С одной стороны, казалось бы, применение высокотемпера-
турных кратковременных режимов стерилизации следует лишь
приветствовать, ибо помимо улучшения качества продукции при
!этом резко сокращается продолжительность обработки и, следо-
| вательно, во много раз увеличивается пропускная способность
стерилизационной аппаратуры.
J Однако на деле проблема использования высокотемператур-
ных кратковременных режимов оказывается весьма сложной,
стоит только представить себе протекание процесса тепловой об-
работки консервных баиок в современных стерилизационных
аппаратах.
Допустим, мы задались целью простер ил изовать консервы в
автоклавах при температуре 140 С, имея в виду, что содержи-
мое банки должно быть прогрето для этой температуры иа всю
глубину. Не говоря уже о том. что в техническом отношении
невозможно в течение всего лишь нескольких секунд прогреть
автоклав до 140°C, но, самое главное, невозможно очень быст-
ро прогреть на всю глубину содержимое консервной банки. Что-
бы «добраться» температурой 140 °C до центра банки требуется
по крайней мере несколько минут, а это с позиций качества
продукции совершенно недопустимо. Как отмечалось, темпера-
тура 140°C оказывает благоприятное влияние на качество толь-
ко в том случае, если она поддерживалась лишь в течение не-
скольких секунд. К тому же. когда температура 140 °C достигла
глубины продукта и уничтожила находящуюся там микрофлору,
<5брать» ее за несколько секунд прн охлаждении консервов в
автоклаве после стерилизации также невозможно. Получается,
что стерилизация консервов прн 140®С в автоклавах по чисто
техническим причинам ие может быть осуществлена быстро, за
несколько секунд, а должна измеряться многими минутами, что
неминуемо приведет к резкому ухудшению качества продукции.
191
Вот почему новый технологический процесс — высокотемпе-
ратурная кратковременная стерилизация — ие может быть реа-
лизован в обычных стерилизационных аппаратах, а требует спе-
циального аппаратурного оформления.
Применяемые для этой нет установки основаны на принци-
пе стерилизации продукта в тонком слое. Продукт стерилизу-
ется при повышенных температурах тем или иным способом до
фасовки в тару, затем в стерильных условиях охлаждается и
фасуется в стерильно подготов теину ю тару, которая вслед затем
герметизируется в стерильных условиях. Подготовленный таким
способом продукт уже не нуждается в дальнейшей тепловой об-
работке Такой способ сохранения пищевых продуктов называют
асептическим консервированием (подробнее об этом см. гл. 10).
Следует также иметь в виду одно обстоятельство, которое
ограничивает снижение времени стерилизации за счет повыше-
ния температуры — это сохранность ферментов. Исследования
показали, что при обычной стерилизации, которая продолжает-
ся при умеренных температурах довольно долго, сначала инак-
тивируются ферменты, а затем уже погибают микроорганизмы.
Поэтому процесс обычной стерилизации «настраивают» по мик-
робам. справедливо полагая, что к тому времени, когда микро-
организмы будут уничтожены, ферменты и подавно окажутся
инактивированными.
При высокотемпературной же кратковременной стерилиза-
ции ферменты оказываются более термоустойчивыми, чем мик-
роорганизмы. Поэтому может быть такой случай, когда уничто-
жение микробов при данном режиме стерилизации будет обес
печено, ферменты же из-за резко сокращенного времени тепло-
вой обработки останутся ие инактивированными. Несмотря иа
стерильность, такие консервы ие будут стойкими при хранении
и могут подвергнуться ферментативной порче.
Химический состав консервов. На смертельное время оказы-
вает влияние не только температура стерилизации, но н химиче-
ский состав среды, в которой находятся данные микробы.
Выше было отмечено влияние кислотности среды на
развитие микроорганизмов. Причем из всех факторов внешней
среды, которые влияют на термоустойчивость микробов, кон-
центрация водородных ионов в нагреваемой среде является са-
мым главным.
Различными исследователями было установлено, что макси-
мальная термоустойчивость спорообразующих бактерий прояв-
ляется в нейтральной области при pH 6—7, быстро снижаясь
при отклонениях в ту и другую стороны. Нужно, однако, ска-
зать, что, несмотря на справедливость общего правила обратной
зависимости между активной кислотностью среды н смертезь-
ным временем, в целом оно оказывается верным ие при всех
диапазонах pH. Так, Эсти и Мейер установили, что при pH вы-
ше 5.0 какой-то еще фактор, кроме концентрации водородных
ионов, оказывает сильнейшее влияние на смертельное время.
192
Ланг, научая режимы стерилизации рыбных продуктов, не на-
шел определенной зависимости между pH и смертельным вре-
менем для спор С. botulinum в интервале pH 5,2—6,8, а при
pH 4.9 наблюдалось заметное снижение термоустойчивое™
По данным А. Рогачевой, значительное влияние на термоус-
тойчивое™ оказывает ие только активная кислотность среды,
но н природа самой кислоты. Так, наиболее обеспложивающим
действием прн одном и том же pH обладает молочная кислота,
затем яблочная. Несколько слабее действуют на бактерии ук-
сусная и лимонная кислоты.
Из других элементов химического состава консервов наиболь-
шее влияние на смертельное время оказывают антибиотиче-
ские вещества растительного происхождения —
фитонциды. Работами А Рогачевой и corp, установлено, что вре-
мя, необходимое для тепловой стерилизации консервов» снижа-
ется прн добавлении в эти консервы таких богатых фитонцида-
ми овощей или растений, как лук, томаты, перец, чеснок, мор-
ковь и белые корнеплоды, ревень, сухие пряности и горчица.
В ряде случаев оказывается более эффективным добавлять ие
растения, а приготовленные нз инх концентраты фитонцидов.
Например, вместо того, чтобы добавлять томатный соус, можно
вносить в пищевой продукт фитонцидный концентрат томатов
называемый томатином илн ликоперсицнном, а вместо горчи-
цы— действующее начало этого растения — эфирное аллнлгор-
чичное масло CHj=CH—CHa=CNS. По данным А. Рогачевой
добавление аллилового масла в количестве нескольких милли-
онных долей (т. е. нескольких десятитысячных процента) к ма-
ринадам позволяет не только снизить продолжительность сте-
рилизации этих консервов, но и вовсе обойтись без тепловой об-
работки. Об этом же говорят исследования А. С. Зверьковой и
И. Г. Нестерюк, которые показали резкое повышение микробио-
I логической стабильности виноградного сока при хранении его
в танках на холоде прн добавлении всего 0,0001% аллнлгорчич-
иого масла.
Весьма значительное влияние на смертельное время оказы-
вают жиры, однако в отлнчие от кислот и фитонцидов они ие
понижают, а повышают термоустойчивое™ микроорганизмов.
Защитное действие жиров объясняется с позиций физнко-химн-
ческнх превращений, происходящих на границе двух различных
гетерогенных жидкостей:'белковый коллоидный раствор (мнк-
f робкая клетка) — жир. Как нзвестио, прн сопри кос нбвенни гид-
рофильных коллоидов (белков, сапонинов, мыл н т. п.) с жиром
на границе двух фаз почти мгновенно образуется своего рода
коагуляционная пленка, изолирующая эти фазы одну от другой
Если капелька жира попадает в водный белковый раствор, она
сразу окружается белковой пленкой. Если капелька белкового
коллоидного раствора попадает в жир, эта капелька тоже сра-
зу будет окружена плотным межфазным чехлом Эти межфаз-
ные чехлы представляют собой полярные молекулы, которые
13 -205	193
строго ориентируются на поверхности двух фаз. направляясь в
данном случае одна к другой своими гидрофобными концами.
Наличие плотного гидрофобного чехла вокруг бактериальной
клетки препятствует проникновению к ней влаги н затрудняет
тем самым коагуляцию белков, являющуюся, как известно, гид-
ратацнониой реакцией- Термическая обработка микробной клет-
ки в таких условиях напоминает воздействие «сухого жара», к
которому микроорганизмы более устойчивы, чем к «влажному».
Поэтому консервы, содержащие жиры (например, рыбные кон-
сервы в масле, «Свинина тушеная» и т п.), нужно стерилизо-
вать дольше, чем консервы, ие содержащие жира.
Определенное влияние на смертельное время оказывают с а-
хар и сахарные сиропы. Ученые обратили внимание на то,
что сахар оказывает защитное влияние па микробы при нагре-
вании среды. Так. Петерсон. Левин и Бу ха паи нашли, что дрож-
жи легче погибают при 100 °C в дистиллированной воде, чем в
сиропе Смертельное же время в сиропе концентрацией 24%
оказалось гораздо меньше, чем в сиропе, концентрация которого
составляла 36% (соответственно 6 и 28 мин). Баумгартнер и
Уоллес обнаружили, что смертельное время для микроба
Escherichia coli прн 70 °C в воде составило 4 мин, а в 30%-ном
сахарном сиропе 30 мин. По-видимому защитное действие са-
хара иа микроорганизмы объясняется тем. что в сахарных сиро-
пах (Троисходит осмотическое отсасывание влаги из микробных
клеток и что именно пониженное содержание влаги делает мик-
робную клетку устойчивой к нагреванию.
Небольшие концентрации соли в пищевых продуктах влия-
ют на микроорганизмы при нагревании защитным образом, в
то время как повышенное содержание соли способствует быст-
рейшему уничтожению микроорганизмов. Так, Вильжуан приво-
дит следующие данные о выживаемости микроорганизмов в рас-
соле консервов «Зеленый горошек» прн 115°С:
Концентрация соли. % О 0.5 1.0	1.5 2.0 2.5 3,0 4.0
Выживаемость микроор-
ганизмов. % . . .	15.0 37.8 86.7 73,3 75.6 78,9 40.0 13.3
Из этих данных видно, что соль оказала защитное действие
в концентрации до 2,5% включительно, после чего последовало
резкое снижение термоустойчивости. Эсти н Мейер отметили,
что 1—2%-ные концентрации соли увеличивают термоустойчи-
вость С. botulinum, но при содержании соли свыше 8% смер-
тельное время снижается. Можно предположить, что в неболь-
ших концентрациях соль осмотически отсасывает влагу из мик-
робной клетки, как это происходит и в сахарных енропах, н тем
повышает ее устойчивость к нагреванию. Прн повышенных же
концентрациях солн начинает проявляться электролитическое
высаливающее действие хлорида натрия, в результате чего
склонность белков протоплазмы к коагуляции возрастает и
смертельное время уменьшается.
194
Вид микроорганизмов и их количество. Смертельное время в
сильнейшей мере зависит от характера микрофлоры, могущей
развиваться в данном пищевом продукте, так как способность
переносить высокие температуры у разных микробов неодина-
кова. а вегетативные клетки бактерий погибают гораздо быст-
рее. чем споры.
Некоторые ученые объясняют это тем, что споры бактерий
содержат мало воды, а в таких условиях затрудняется процесс
коагуляции белков, вызывающий смерть бактериальной клетки
прн нагревании. Другие исследователи показали, что общее
содержание влаги как в вегетативной клетке, так и в спо-
ре примерно одинаково. Поэтому, говоря о малом содержании
влаги в спорах, следует иметь в виду не общую, а свободную
влагу. Все дело в том, что большая часть влаги в споре нахо-
дится в связанном состоянии и. следовательно, не может при-
нять участие в коагуляции клеточных протеинов. Кроме того,
устойчивость спор к нагреванию объясняется наличием у них
плотной водонепроницаемой оболочки, не пропускающей окру-
жающую влагу внутрь споры. Вот почему смертельное время
для большинства бесспировых бактерий, т. е. для вегетативных
клеток, составляет всего несколько минут прн температуре
60—80 "С. Наибольшее смертельное время обнаружено у В. co-
ll — 15 мин при 80 СС.
Гораздо длительнее смертельное время для спорообразую-
щнк микробов, т. е нх спор. Так, по данным А Рогачевой, смер-
тельное время при 100°C составляет (в мин) для спор:
В	subttlis	120
В.	mescntertcus ...	ПО
В	botulinum	(штамм	В)	150
В	botulinum	(штамм	А)	300
Бигелоу и Эсти заметили, что некоторые термофильные мик-
роорганизмы выдерживают непрерывное кипячение в кукуруз-
ном соке при pH 6.1 в течение 24 ч. День сообщил, что смер-
тельноевремя для одного нз плоскокислых термофилов при pH 6,1
н температуре 120 °C составляет II мни, а Вильямс. Мери.тл и
Камерон нашли, что смертельное время для одного из микробов,
относящихся к этой же группе, составляет прн 120 °C в буфер-
ной среде (pH 6.95) 35 мин.
Большое влияние на смертельное время оказывает и количе-
ство микроорганизмов. Для примера рассмотрим данные одного
исследования, приведенные в табл. 15.
Если обратиться, например, к культуре № 26, то получается,
что при уменьшении начального содержания микроорганизмов
с 46000 до 40 спор, т. е. примерное 1000раз, смертельное время
сокращается почти в 3 раза.
На первый взгляд может показаться странным, что чем боль-
ше микроорганизмов находится в определенном объеме стерн-
изуемого продукта, тем больше времени требуется для их
Таблица 15
М культуры	Число свор	Время, тревувиое *Л« унлчтожеяжя спор яри 115 t мии
26	46000	65
	4300	35
	400	28
	40	22
4019	35000	42
	2550	26
	278	21
	58	10
4112	35000	50
	1000	28
	100	18
	13	10
уничтожения. Однако это объясняется закономерностями кине-
тики отмирания микробных клеток прн повышенных температу-
рах. Изучая гибель микроорганизмов под влиянием нагрева, ис-
следователи пришли к убеждению, что с физико-химической
стороны процессы, вызывающие смерть микробной клетки, пред-
ставляют собой моиомолекулярную реакци) коагуляции белков
протоплазмы и что, следовательно, скорость уничтожения мик-
робов поддается математическому анализу, справедливому для
реакции первого порядка Исходя из этой предпосылки, можно
записать
(Э6)
где jy — количество микроорганизмов в д-нныД момент стержлизацнн. К
коэффициент скорости уничтожения микробов — величина. обратная времени.
мин-1;	истинная скорость уничтожения микробов, представляющая
собой производную количества микроорганизмов по времени.
Знак «минус» при производной указывает, что при нагрева-
нии количество микроорганизмов уменьшается. Следовательно,
в каждый последующий промежуток времени количество микро-
организмов будет меньше, чем в предыдущий, и бесконечно ма-
лое приращение dN микроорганизмов за бесконечно малый
промежуток времени dr имеет отрицательный характер, а зиа-
чит, н производная
Разделяя переменные в уравнении (36)
dN
---N---А Л-
НЛН
dAf	А'Иг
~N-----W
и, интегрируя его, получим
In N " — А.т + С-
Постоянную интегрирования С находим, полагая т-0, т. е.
когда процесс еще не начался и когда, следовательно, количе-
ство микроорганизмов, подлежащих уничтожению путем иагпе-
ва, можно назвать начальным и обозначить No. Тогда С=1пЛ'о.
Отсюда
In Л — A*.r + ln.Vt,
In V.—InV -АГ.т,
. Ae
In -ff-K.x.
Если, исходя из мнемонических соображений, обозначить ко-
личество микроорганизмов в конце процесса стерилизации че-
рез NK и заменить натуральный логарифм отношения на деся-
тичный (т. е. если в константу скорости реакции Ко ввести коэф-
фициент пересчета натуральных логарифмов в десятичные, обоз-
начив новое значение константы К- ), то окончательно
получим
Часто это уравнение выражают в форме
Из уравнения (38) видно, что скорость уничтожения микро-
организмов подчиняется логарифмическому закону и зависит от
начального количества микроорганизмов.
слегцт°аНаЛ,13,,₽УеЫ полУчен,|ые выражения. Из уравнения (37)
V. I
10*’ •	(39)
10*’ ’	(40)
м»>^1к же„пРедстав-1яет собой константа скорости уничтожения
икроо, „ к, от каких факторов она зависит? Из всего того, что
хояит.ПрНВеДеНО Выше’ “ож,|° заключить, что эта константа на-
ды л я ® ПРИ ой зависимости от агрессивного характера сре-
* в которой микроорганизмы находятся (например, от ак-
м
197
тивной кислотности, содержания фитонцидов и т. п.), от степени
неустойчивости S данного вида микроорганизмов к температур-
ному фактору н от температуры стерилизации Г. Стедоватетьни.
К-/(-I. S, Г). С учетом этой зависимости выражение (39) при-
мет вид
у. I
hi-	<41’
а формула (40)
** - 10|i/s.nr	(<2’
Из формулы (41) видны все факторы, от которых зависит
доля выживающих прн стерилизации микроорганизмов Л'и/У.
Она будет тем меньше, чем больше степень нетер моу стой инве-
ст и данного вида микроорганизмов S. более агрессивен химиче-
ский состав данного пищевого продукта в отношении микроор-
ганизмов Л. выше температура стерилизации Т н дольше время
теп ювой обработки т
\ из уравнения (42), так же. как и из уравнения (40), вид-
но. что при данных условиях стерилизации (т. е для данного
продукта прн определенной температуре и времени стерилиза-
ции) количество выживающих к концу процесса микроорганиз-
мов Л, прямо пропорционально нх начальному содержанию Ло.
Таким образом, ч е м меньше микроорганизмов в пи-
щевом продукте к началу стерилизации, тем
меньше их в консервах к концу п р о це с с а. Это очень
важный в практическом отношении вывод, говорящий о необхо
ди мости поддержания высокого санитарно-гигиенического уров-
ня технологического процесса и а консервных заводах.
Из первоначального уравнения (37) можно определить вре-
мя т, необходимое для уничтожения определенного в данных
условиях количества микроорганизмов:
(43'
Допустим теперь, что имеются две банки с одинаковым пи-
щевым продуктом, стерилизуемые в одних н тех же условиях,
причем количество микроорганизмов в них в конце стерилиза-
ции Ли будет одинаково мало. Различаются между собой эти
банки начальным количеством микроорганизмов, которых в од-
ной из них Л‘</ больше, чем в другой Л о" Тогда смертельное
время для микроорганизмов в первой банке
— 4г -7^7 - -у- (ig л/— 1g A'J,
а во второй
I . Л'." I
V -у* 1g “^7“ =7^-0gл." — Ig.vj
19а
Отношение смертельных времен составит
I1 _ !g М-ШЧ.
IgA," — 1g Ч ’
Поскольку величина Л'< мала по условию, значением IgM
можно пренебречь, н тогда предыдущее уравнение примет вид
(♦4
lg V.«
Есля про»иа 1 и «кровать приведенные в табл 15 экспериментальные дан-
ные с позиций этого уравнения, то оказывается, что во многих с-тучаях рас-
четные значения близки к опытным Так. если взять отношение логарифмов
начального п конечного количества спор культуры № 26. то получатся
j»*™	2>92.
1g40	1,0
Фактическое же отношение смертельных времен в этом случае составит
т,/т«- 65 22 =t 2.95
Или. скажем, для культуры М 412 расчетные данные в диапазоне 1000—
100 будут
IglOOO 3
la loo 3 2 “|-5,
а эксвернмсятг тьное отношение смертельных времен по табл 15 в этом Ин-
тервете Xi т>—28 18—1.55.
В другом диапазоне для этой же культуры теоретический расчет дает
1g 100	2
ig!3 “ I.II * 1 в-
а фактически в этом диапазоне т/тз—18 т 10—1.8. т. е. я здесь совпадение
теоретического расчета с экспериментальными данными близкое
Вернемся теперь к обсуждению вопроса о логарифмическом
порядке гибели микроорганизмов при иагреваннн.
Если в уравнении (43) обозначить фактор \/К через коэффи-
циент D (D I/К), то выражение (43) можно записать в виде
T-DIg^
(45)
откуда
(46)
Выражение (46) тождественно формуле (33) н. сзедователь-
но, ему должен отвечать график, аналогичный приведенном) на
Рис 39. на котором в полулогарифмических координатах будет
представлена зависимость количества микроорганизмов от вре-
мени стерилизации при какой-то постоянной температуре. При
этом на горизонтальной оси откладывается смертельное время
 линейных отрезках, а иа вертикальной — логарифмические
значения количества микроорганизмов. На таком графике зави-
симость «количество микроорганизмов — смертельное время»
199
Ряс 42 Теоретическая кри
вая выживаемости спор
микроорганизмов в полу-
логарифмических координа-
тах
должна характеризоваться прямой ли-
нией (рис. 42). На этом графике N9—
количество микроорганизмов к началу
стерилизации; Л\— количество микро
организмов в конце стерилизации по
прошествии т мни; т—время, требую-
щееся для уничтожения микроорганиз-
мов в диапазоне No—<VM «при какой-то
постоянной темпервтуре стернлнзвцнн.
D — время прохождения одного лога-
рифмического цикле на шкале количе-
ства микроорганизмов, т. е. время,
требующееся для снижения количе-
стве микроорганизмов в 10 раз. D на-
зывают также временем, требующим-
ся для уннчтожевня 90% микроорга-
низмов. Приведенный на рис. 42 график характеризует реакцию
микроорганизмов на темпервтуриое воздействие. Однако, если
на рис. 39 показана реакция микроорганизмов на перемен-
ное температурное поле, тома рнс. 42 — реакция мик-
роорганизмов на стационарное нагревание, на ки-
нетику гибели нх прн постоянной температуре.
Поэтому в а клон прямой на рис. 42 хврактернзует термоусгой-
чнвость микроорганизмов в условиях такого прогревания, а сле-
довательно. соответствующей конствитой является тангенс угла
наклона этой прямой, т. е. отношение вертикального катета АО
к горизонтальному ОС.
Из сказанного выше следует, что вертикальный катет, озна-
чающий десятикратное снижение количества микроорганизмов на
логарифмической шкале, равен единице, а соответствующий ему
горизонтальный катет обозначен через D. Таким обрвзом,
l/D—tgo—const. Но поскольку в этом отношении числитель
(единица) —тоже константа, следовательно, константой являет-
ся н величина D.
В тер моба ктернол огни считают более удобным использовать
в качестве константы термоустойчивое™ величину D, чем обрат-
ную ей величину константы скорости гибели микроорганизмов,
поскольку численное ее значение находится в прямой зависимо-
сти от данного свойства микроорганизмов: чем больше значе-
ние D, тем более устойчивыми являются микроорганизмы к тем-
пературному фактору.
Поскольку D является по отношению к К обратной величи-
ной, эта константа зависит от тех же факторов, что н константа
скорости гибели микроорганизмов, но только в обратной корре-
ляции:
S'*. Т~1),
Так, степень кетермостойкостя 5 является яндовым признаком, хараж
тершующим, пря прочих равных условиях, биологические особенности дан-
200
Таблица 16
Срсжа	pH	D оря 131 1 "С
Б, ер«м» рпстпор	7.1—7.2	*.2
Консервы пз зеленого горошка	6.0	2.6
Морковный сок	5.2	2.0
oiu ммкроорганмзма. Этот фактор, выряженный .'срез константу D. тлеет
следующие значения а буферном растворе прв 121,!*С (а мин): для С bo-
tulinum—ОЛ; для С. aporogenea — 06—1.5; для С atearothermophilus —
2-4
В обратной звнсимост* находятся D и от агрессивного характера сре-
ды А. например, от активной кислотности. Следовательно, чем выше pH пи-
щевого продукта. тем больше значение D. Нвпрвмер. по данным А. Рогаче-
ва. Н Мазохнной к др.„ значения D для В. atearothermophilus изменяются
следующим образом в зависимости от pH (табл. 16).
Авторы даже предложили для этого случая эмпирическую зависимость
между D я pH среды.
Pltll-.1.7pH—7.5-
Наконец, D растет с понижением температуры стерилизация Г. Напри-
мер. по данным И П Пспекановой я сотр. ковставта D для С botulinum
в «Икре из клбачкова (pH 4.6) имеет следующие значения (в мин), пря
121,1 *С —0.044; прн 118 *С—0.086; при 115*С —0.216.
Выражение (45) в удобном для расчетов виде можно пере-
писать так:
x-Dflgtf.-lgMJ,	(47)
откуда можно получить выражение для определения количества
микроорганизмов в конце стерилизации N*:
(48)
Допустим, А/©— 1 мпк спор, А/,-=100, а константа D яря даяяых усло-
виях 4 мин. Сколько времеям потребуется для снижения числа спор от
1 млн до 100?
По формуле (47) T—4(lg 10*—lg 10*)-» 16 ммя
Какое время стернлсаацям я этих же условиях потребуется, если ма-
чмыюе количество спор возрастет до 1 млрд?
*-4(lgl0«—1<10«)-2в мим.
А какое количество мпкроорганнзмов можно ожидать, спустя 40 мни
стермдкзацми если начальное нх количество составляло I млн ?
— 1g 10*— -^- — -4.
««У*» *.-10~’-0.000| споры.
Возникнет вопрос: квк попинать дробное (меньше единицы)
количество микроорганизмов в конце стерилизации? Можно по-
нять, например, что количество спор по мере увеличения продол-
жительности стерилизации уменьшается до, скажем, 10, 5 нли
201
1 клетки на банку. Но что же будет, если продолжать стерили-
зацию н после снижения количества спор до одной на банку?
Тогда, очевидно, споры будут обнаруживаться не в каждой
б вике, а. например, в одной из 10 или из 100 банок. Статисти-
чески в пересчете на одну банку эти конечные количества микро
организмов можно выразить как 10 ’, 10 2 н т. д. Такой резуль-
тат следует толковать твк: в названных условиях стерилизации
будет обнаруживаться только одна нестерильная банка (т е.
содержащей одну выжившую спору) нз партии в 10 тыс. банок
Из всего сказанного вытекает, что, учитывая логарифмнче
скмй характер гибели микроорганизмов прн нагревании, пол-
ностью уничто жить их прнстер ил изацин невоз
можно. Никогда число микроорганизмов путем тепловой сте-
рилизации (в пределах существующей техники проведения этого
процесса, т. е. при нагревании во влажной среде) нельзя свести
к нулю. Можно только всячески уменьшать количество спор при
нагревании, доводя нх до одной на 1000, на 10 тыс., на 1 млн.
банок и т. д., но не уничтожая на 100%. Следовательно, можно
говорить не об абсолютной стерильности, в только о какой-то
степени стерильности п, определяемой логарифмом отношения:
Физический смысл этой величины легче уяснить, если рас-
смотреть югарнфм обратной величины
—"•
приняв определение, что степенью стерильности л называется
логарифм доли выживших микроорганизмов, взятый с обратным
знаком.
Таким образом, точно так же, как нельзя говорить о полной
стерильности, нельзя говорить и о смертельном времени в аб-
солютном поннмвннн, т. е. как о времени полного уничтожения
микроорганизмов. Смертельным временем можно лишь назвать
время, требующееся для достижения какой-то степени стериль-
ности (более нлн менее высо-
Ржс 43. Крпмя летального вр<мои<
в совремевиой трактовке
кой), т. е. для доведения пер-
воначального количества мик-
роорганизмов до какого-то за-
ранее установленного и. конеч-
но, очень низкого уровня.
Вопрос о том. какова ж>
должна быть степень стерши
мости консервов, чтобы можш
было не опасаться пищевых
отравлений н большого брак.1
консервов при хранении, рас-
сматривается в следующей
главе.
В свете приведенной информации следует уточнить некото-
рые моменты относите 1ьио режимов температуры и времени
стерилизации В частности, константу г в настоящее время оп-
ределяют не как число градусов, на которое нужно повысить
температуру стерилизации, чтобы смертельное время уменьши-
лось в 1U раз, а как повышение температуры, прн котором D
уменьшается в 10 раз Соответственно этому график типа при-
веденного на рнс. 39 теперь изображают иначе, отмечая на вер-
тикальной логарифмической шкале не смерте 1ьное время, а
значения константы D (рнс. 43).
♦АКТОРЫ. ВЛИЯЮЩИЕ НА ВРЕМЯ ПРОНИКНОВЕНИЯ ТЕПЛОТЫ
в ГЛУБЬ ПРОДУКТА (ТЕПЛОФИЗИЧЕСКАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ)
На время проникновения теплоты в глубь продукта оказы-
вают влияние следующие факторы: физические свойства продук-
та; физические свойства материала тары, толщина стенки банки
и ее геометрические размеры; начальная и конечная (наивыс-
шая) температуры продукта; температура стерилизации; состоя-
ние покоя нлн движения банки при стерилизации
Физические свойства продукта. Различные консервы значи-
тельно различаются по своим физическим свойствам густоте,
плотности, вязкости, которые принято объединять термином
«консистенция».
Имеются консервы жидкой консистенции, например фрукто-
вые соки, передача теплоты в которых происходит прн помощи
конвективных токов. Л так как конвекция в жидкостях осуще-
ствляется весьма интенсивно, то такие продукты прогреваются
быстро.
Бывают пищевые продукты густой консистенции, например
томатная паста, фруктовые пюре к соусы, паштеты, в которых
прн нагревании конвективные токи сильно ослаблены или вовсе
отсутствуют Передача теплоты в таких продуктах осущмтвля-
ется в основном кондуктквным способом, путем теплопроводно-
сти. А так как коэффициент теплопроводности пищевых продук-
тов неве 1 кк, то такие продукты прогреваются медленно.
Многие консервы являются неоднородными по составу, т. е.
содержат и твердую н жидкую фазу, например плоды и сахар-
ный сироп (компоты), овощи, зерна и рассол («Зеленый горо-
чек», маринады) и т. п. В этих консервах передача теплоты
происходит двумя способами- конвекцией и теплопроводностью,
причем конвективные токи прн нагревании довольно сильны По
интенсивности прогрева эти консервы занимают промежуточное
положение между предыдущими группами, больше, одна ко, при-
ближаясь к первой.
Разницу между интенсивностью прогреваемости тех нлн иных
пищевых продуктов легко заметить на так называемых графи-
ках прогреваемости консервов, которые строятся в координатах
’температура—время стерилизации» (рнс 44). На горнзпнтать-
102
203
J':
ной оси откладывается продол-
жительность стерилизации
(в мни), начиная с момента
пуска пара в автоклав и кон-
чая моментом полного охлаж-
дения аппарата, на вертикаль
ной оси — соответствующая
каждому промежутку времени
Рис, 44. Графика прогреваемости
консервов прн стерилюацнн:
I — жм«м яродухты; П —густые яро-
Д-.ЯТМ
температура стерилизации как
в аппарате, так и в глубине
продукта. Прн этом нзмере
ине температуры продукт i
производится в точке наихуд
шей прогреваемости, которая
дли густых масс находнтсн вблизи геометрического центра бан-
ки, а для жидких — ниже центра. Таким образом, на графике
показываются кривые прогрева автоклава и консервов.
Кривая прогрева автоклава имеет вид трапеции. Темпера
тура аппарата в период подогрева (Л) равномерно повышается
до наперед заданной температуры стерилнзвции. Затем эта тем-
пература некоторое время поддерживается на постоянном уров
не (В), называемом периодом собственно стерилизации, после
чего равномерно понижается (С) до той точки, когда охлажде-
ние аппарата можно считать законченным
Примечание. Указанный на графике ход температурной кривой ап-
парата принято называть режимом, ила формулой, стерпллзвшял, приводя
С
ее в ваде условной аапяси --—Здесь вад черто! приводится продол
жительностъ упомянутых выше этапов теплового режима, а под чертой —
температура стералжзацжа. Например докажем-то частном случае формула
стерклизадп может иметь ввд —25 мвя тем-
пературу аппарата следует равномерно поднять до 120 "С, затем выдержать
ее на этом уровне в течение 75 мин, после чего эа 30 мин аппарат равно-
мерно охладить.
На рнс. 44 показаны также кривые прогрева двух типов пи-
щевых продуктов — жидкого /, прогреваемого конвективным пу-
тем, и густого //. в котором теплота распространяется путем
теплопроводности.
Судя по рисунку, температурная кривая / несколько отстает
от трапециевидной кривой аппарвта. Наивысшая температура в
банке достигается несколько позже, чем в аппарате, и уровень
ее чуть ниже температуры стерилизации. Весьма небольшое
запаздывание этой кривой относительно кривой прогрева авто
клава наблюдается и в период охлаждения.
Что касается кривой прогрева густого продукта 2. то она за
метно отличается от кривой прогрева аппарата. Во-первых, вре
мя достижения наивысшей температуры в центре банки насту
пает значительно позже, чем достигается температур..1
204
стерилизации в аппарате. Во-вто-
рых. наивысшая температура
продукта отстает на несколько
градусов от температуры стери-
лизации к. следоватсзьно. за ог-
раниченное время теплового цик-
ла в аппарате продукт не успе-
вает прогреться до температуры
стерилизация. Имеется также за-
метное запаздывание момента
начала охлаждения продукта от-
носительно начала охлаждения
Рис. 45. Теоретические крайне
термической мнерини
аппарата.
Показанные на рнс. 44 кривые
наглядны, но имеют качественный
характер, нбо каких-либо дан-
ных. позволяющих количественно сравнивать интенсивность
прогрева разных по теплофнзнческнм свойствам пищевых про-
дуктов. на графике не имеется. Однако прн определенной ма-
тематической обработке кривых такие данные можно получить.
С позиции теории регулярного теплового режима прн мате-
матическом анализе исходных, «натуральных», кривых рассмат-
ривается прежде всего не вся кривая, а только та ее часть,
которая относится к восходящей линии до достижения точки
наивысшего нагрева. Прн этом новый график строится в полу-
логарифмических координатах. На горизонтальной осн (рнс. 45),
как н на рис 44. откладывается в линейных отрезках продол-
жительность стерилизации. Значительное отличие от рнс. 44
представтяет вертикальная шкала. Во-первых, на ней отклады-
вается не температура, а разность температур между темпера-
турой аппарата Тл н той наивысшей температурой, которая дос-
тигнута в глубине продукта в данный момент 7*. Во-вторых,
иа этой осн откладывается не сама разность, а ее логарифмиче-
ское значение. Наконец, логарифмическая шкала построена та-
ким образом, чтобы разность температур возрастала сверху
вниз. Это сделано для того, чтобы получающиеся кривые было
Удобно сопоставлять с «натуральной», исходной кривой прогре-
ва, которая на рисунках всегда устремлена снизу вверх. Если
бы откладывали разность температур в порядке возрастания
снизу вверх, то получаемые кривые были бы всегда направлены
сверху вниз, нбо разность температур имеет наибольшее значе-
ние в начале процесса (Гя) и наименьшее — в конце.
Если проделать указанные построения именно таким образом,
то оказывается, что полученные кривые выпрямляются, что поз-
воляет охарактеризовать нх относительно простым аналитиче-
ским выражением
Тл-т„ т
(49)
209
где т— ярема достяжснна в глуби не продукта наивысшей температуры млн;
/. — нонетам та. характернзуюшза наклон выпрямленной криво* к горной
тальной оси.
Прн рассмотрении этого выражения следует иметь в виду,
что ось абсцисс проходит вверчу, а не внизу, пересекая осн ор-
динат каждой кривой в той точке, где разность температур
составляет I °C н где логарифмическое значение равно нулю.
Осн ординат подразумеваются для каждой прямой свои Так же,
как уже делалось дважды — на рнс. 39 и на рнс 42 примени-
тельно к кривым термоустойчивое™ микроорганизмов— наклон
данных прямых удобно характеризовать не тангенсом угла. т. е.
не отношением вертикального катета к горизонтальному, а толь-
ко лишь горизонтальным катетом Д, величина которого нахо-
дится в прямой корреляции с временем прогрева. Прн этом, как
и в предыдущих случаях, горизонтальный катет соответствует
прохождению одного логарифмического цикла на вертикальной
(кн, когда разность температур между аппаратом и продуктом
изменяется в 10 раз. Тогда вертикальный катет равен 1g 10. т. е.
единице, тангенс угла наклона равен а значит, и /* тоже
является константой
/л можно определить как время, в течение которого необходи-
мо прогревать продукт, чтобы разность температур между ап-
паратом и продуктом сократитась в 10 раз Естественно, что
чем больше /й. тем больше н время, требуемое для полного про-
грева продукта и. таким образом, можно считать, что /л явля-
ется мерой термической инерции (если воспользоваться терми-
нологией теории регулярного теплового режима) системы, fn так
и называют —конста нтой термической ннеринн. а
выражение (49) — уравнением термической инерции, которое
для инженерных расчетов записывается в следующем виде:
т‘.-т‘	,50)
При рассмотрении рнс 45 видно, что величина f» для жидких
пищевых продуктов (/щ) значительно меньше, чем для густых
Ifnj} и, таким образом, появляется возможность делать количе-
ственные сравнения для оценки способности пншевых продук-
тов более илн менее быстро прогреваться. Величина постоянной
/й зависит, по-видимому, не только от физических свойств про-
дукта, но н от ряда других факторов, например от размера та-
ры. Но если определить значения константы для разных пнше
вых продуктов в одной и той же таре прн прочих равных усло-
виях, тогда разные нишевые продукты можно бхдет количест-
венно характеризовать этим теплофнзнческнм показателем.
На рнс. 46 показаны кривые термической инерции ряда кон-
сервированных пищевых продуктов прн стерилизации нх в
стеклянной таре вместимостью 0.5 л (В Н Сторожу к) Из ри
сунка видно, что термическая инерция различных пншевых
туктов колеблется в интервале 15—W0 мип.
Ряс 46. Крятие термической инер-
ция консервов-
I — ВвЕЮТрадвыО соя: 3 — ЗелгаыЯ горб-
ом 3 - Компот вэ яблок 4 - ТомчтмыЯ
сок. t — Тояатяое пюре. * — Томатная
вяста
I При этом так называемы!.
Ькпдкнс пищевые продукты, та
Ьме» как виноградный сок, и
консервы, содержащие плоды
илн зерна, залитые сиропом
или рассолом («Зеленый горо-
шек», компоты), характеризу-
ются относительно небольшим
значением постоянной fnt по-
рядка 15—25 мин. Пишевые
же продукты густой консистен-
ции отличаются значительно
большими величинами fa: то-
матный сок — 55 мня. томат-
Hi пюре — 80 мин, томатная
паста — 90 мин. Отсюда мож-
но заключить, что передача
теплоты прн стерилизации вн-
ногр ’Дного сока происходит в
Основном конвекцией, а при
стерилизации томатной пасты
(значения больше, чем 90 мпн,
ни у одного консервируемого
пищевого продукта не найде-
но) — теплопроводностью.
Другие пищевые продукты за-
нимают по этому показателю
промежуточное положение, приближаясь то к одной, то к дру-
гой из полярных групп. Так, очевидно, прн стерилизации «Зе-
леного горошка» и компотов преобладает конвективный тепло-
обмен, а при стерилизации томатного сока н томатного пюре —
кондуктивиый.
Прямер. Рассчитать время хоетяжсиия наивысшей температуры Свеколь-
ного (жидкий продукт /»-15 ми| я Паписта печеночного (густой про
аукт. /л-90 мнн), если начальная температура продуктов Б0*С, наивысшая
118’С.  стернмовцня осуществляется в автоклаве пря 120 *С
Расчет ведем во форму те (50). Дтя Свекольного сока
120—60
т-ISIg 120~-ЙД ”1Slg30"1S 1.47 ж 22 мня
Для Паштета печеночного 90-1.47 <*22 мкм
Таким образом, физические свойства пищевых продуктов, а
именно термическая инерция их, оказывают огромное влияние
и» время проникновения теплоты в центр банки
Физические свойства материала тары и толщина стенки бан-
ин. Прежде чем проникнуть в продукт, теплота должна преодо-
леть термическое сопротивление стенки тары о, зависящее от тол-
Шины стенкн б и ее теплопроводности X н выражается отноше-
нием ft*).. Таким образом, термическое сопротивление стенкн
207
банки будет тем больше, чем больше ее толщина н чем меньше
ее теплопроводность. Однако вопрос о том, с каким фактором
нужно считаться в практическом отношении: с толщиной тары
или с ее теплопроводностью, может быть решен только прн рас-
смотрении свойств конкретных видов тары, применяемых в кон-
сервной промышленности.
Толщина стенки жестяной тары бж очень мала и
колеблется в пределах 0,0002—0.0003 м. Теплопроводность же
жести Хж довольно велика и находится в пределах 47—52 Вт/
/(м-К). Таким образом, термическое сопротивление стенки же-
стяной банки (ож*Аж/Хж) получается очень небольшим:
о,(^- -0,00000425<0,00000639. В этой случае аб
сол ют на я величина знаменателя Хж выражения бжДж настоль-
ко велика по отношению к абсолютной величине числителя
что колебания этой последней не могут заметно повлиять иа
абсолютную величину дроби бж/Хж- Следовательно, те колебания
толщины жестн, с которыми приходится встречаться в консерв-
ном производстве, не могут существенно отразиться на терми-
ческом сопротнвтении стенки жестяной банки.
Толщина стенки стеклянной т а р ы бст довольно ве-
лика, приблизительно в 10 раз больше, чем толщина жестяной
тары, и колеблется в больших пределах, примерно от 2 до 6 мм
(0.002—0.006 м). Теплопроводность же стекла Хт мала, порядка
0.6—0,9 Вт/(м-К), т. е. в 80—90 раз меньше, чем теплопровод-
ность жестн. Таким образом, термическое сопротивление стенки
. х	0.002	0,006
стеклянной банки аст довольно значительно:—п-х--;---——
U ,D	U,о
» 0,0033^0,01. что во много раз превышает термическое сопро-
тивление стенки жестяной тары. Можно считать, что, если тер-
мическое сопротивление жестн ож принять за единицу, то п -
составит 1000 таких единиц. В этом случае абсолютная величина
знаменателя Хет выражения бст/Хст не настолько вешка по от-
ношению к абсолютной величине числителя бст. чтобы колеба
ння этой последней не отразились (и весьма заметно) на абсо-
лютной величине дроби бСт/Хст. Следовательно, колебания тол-
щины стенкн стеклянной консервной тары очень существенно
отражаются на ее термическом сопротивлении.
Однако термическое сопротивление стенкн тары нас ннтере
сует не само по себе, а лишь в той мере, в какой оно влияет на
время проникновения теплоты в глубину продукта. Вопрос же
о том. в какой мере термическое сопротивление стенки консерв-
ной тары может повлиять на время проникновения теплоты в
центр этой тары, может быть решен только при сопоставлении
термического сопротивления стенкн конкретной тары с термиче-
ским сопротивлением конкретного содержимого тары Прн этом
на практике приходится встречаться с двумя основными вариан-
тами:
208
стерилизации подлежит жидкий
продукт, в котором теплота распро-
страняется в основном путем конвек-
ции, следовательно, термическое
сопротивление продукта невелико;
стерилизации подлежит густой
продукт, в котором теплота распро-
страняется преимущественно путем
теплопроводности н термическое со-
Рис. 47. Схема теплопередачи
при стерилизации конвективно
прогреваемых продуктов
противление продукта значительно.
Каждый нз этих видов продуктов может быть фасован в два
вида тары: жестяную н стеклянную.
Таким образом, получаются четыре теплофнзнческнх вари-
анта, которые охватывают практически все многообразие встре-
чающихся в производстве случаев. Рассмотрим каждый нз этих
вариантов.
При стерилизации жидкого продукта в жестя-
ной таре появляются сильные конвективные токи (рис. 47).
Теплота в этом случае передается следующим образом: внача-
ле происходит конвективная теплоотдача от теплоносите1я к
стенке тары (коэффициент теплоотдачи щ); далее теплота рас-
пространяется путем теплопроводности через стенку тары; нако-
нец, пройдя через стенку, теплота передается дальше снова
конвективным путем (коэффициент теплоотдачи 02)- Отсюда
общее термическое сопротивление такой системы можно выра-
зить следующим образом:
(61 >
Величина щ н аг, как правило, довольно велнкн, обратные
же величины (1/<х> н 1/аз) малы. Еще меньшее значение имеет,
как показывают расчеты, термическое сопротивление жестн.
Значит, н общее термическое сопротивление всей системы «та-
ра— продукт» в данном случае мало.
Отсюда можно прийти к заключению, что, во-первых, общее
время прогрева такой тары должно быть невелико. Во-вторых,
если принять, что термические сопротивления в системе
+	+ ~ расп редел я ются ориентировочно в соотношении
100: I : 100, то можно утверждать, что на время проникновения
теплоты в глубину такого продукта влияют в равной мере как
физические свойства продукта, так и физические свойства тары
(поскольку, «на стороне» тары находится щ, насчитывающая
100 «единиц» термического сопротивления нз 201 единицы всей
системы).
При стерилизации жидкого продукта в стеклянной
таре термическое сопротивление системы «тара — продукт»
(52)
14-205
209
Рис 4В. Схема теплопере-
дачи при стерилизации кон-
д>ктнвно прогреваемых про-
дуктов
Термические сопротивления в этой
системе распределяются ориентировоч-
но в соотношении 100:1000:100. От-
сюда можно заключить, что во-первых,
время прогрева такой тары должно
быть в несколько раз больше, чем
зремя прогрева в предыдущем случае
(здесь суммарно 1200 единиц терм и
ческого сопротивления). Во-вторых.
это время прогрева не должно быть
очень большим, ибо величина, даже в несколько раз больше ма-
лой величины, тоже невелика. В-третьих, можно утверждать.
что на время проникновения теплоты в глубь тары влияю),
главным образом, физические свойства тары, а ие продукта.
так как в системе термических сопротивлений «тара — пр»
дукт» наибольшая доля приходится на тару (1100 единиц
из 1200).
При стерилизации густого продукта в жестяной
таре теплота в продукте распространяется преимущественно
путем теплопроводности. Распространение теплоты в такой си-
стеме можно с некоторым приближением рассматривать как рас-
пространение теплоты через сложную стенку, состоящую нз
двух «слоев»: металлического н «продуктового» (рнс. 48). Прн
этом передача теплоты в центр тары происходит вначале кон-
вективным путем от пара к стенке, затем путем теплопроводно-
сти—через стенку тары и. наконец, также путем теплопровод-
ности— через «продуктовую» стенку, т. е. через толщу продук-
та к центру тары.
Тогда общее термическое сопротивление такой системы
«|1ав
(53)
где би®—• толщина «продуктовой» стета считая от периферии до центра
банки. Авр — ЕОэффмци&’Гт теплопроводности продукта.
Так как толщина «продуктовой» стенки в несколько сот
раз больше толщины металлической стенки, а коэффициент
теплопроводности продукта намного (~в 100 раз) меньше ко-
эффициента теплопроводности жестн. то распределение терми-
ческих сопротивлений в данной системе можно представить
приблизительно в виде соотношения 100: 1 : 25 000. Сравнивая эти
данные с предыдущими, можно заключить, что. во первых, вре
мя прогрева такой банки велико, во много раз больше, чем вре-
мя прогрева банки с продуктом, в которой теплота распростра-
няется путем конвекции. Во-вторых. можно утверждать, что на
время проникновения теплоты в центр такой тары влияют почти
исключительно физические свойства продукта, так как в систе-
ме термических сопротивлений «тара — продукт» почти вся аб-
2Ю
салютная величина термического сопротивления приходится на
npo.iv кт.
При стерилизации густого продукта в стеклянной
таре термическое сопротивление в системе «тара — продукт»
151»
ОПб==
В соответствии с предыдущими выкладками распределение
термических сопротивлений в этой системе можно представить
приблизительно в виде соотношения 100  1000:25000. Рассмат-
ривая это соотношение, можно прийти к такому же заключе-
нию. как и в предыдущем случае: во-первых, время проникно-
вения теплоты в центр такой тары велико, во-вторых, это время
определяется почти исключительно термическим сопротивте-
кием продукта, так как по сравнению с этим сопротивлением на
долю тары приходится всего 4%.
Геометрические размеры тары. Ранее было отмечено, что
постоянная термической инерции ft, зависит не толоко от физи-
ческих свойств продукта, но и от размера тары чем больше
геометрические размеры тары, тем больше и /л- Ч. Болл пред-
ложил формулу, позволяющую обойтись без экспериментального
определения fn для каждого конкретного случая, С помощью
этой формулы достаточно знать только одно какое-нибудь зна-
чение /ц, чтобы по размерам банок произвести пересчет вели-
чины /м для любой тары:
/л, W
7^-=W
где fat — известная постоянная термической инерции для денного, экспери-
ментально проверенного случая с тарой, диаметр которой «/»;	—искомая
постоянная термической инерции для другой тары,
*1, *з — коэффициенты для данных банок, величины ----------------
отношением A d (высоты банки к се диаметру).
Значения k находят по табл 17.
Пример Экспериментально установлено, что fD|
литровой стеклянной таре 1-8.''
Диаметр dt (по корпусу) 105	. ..	...
стоянку» термической ннерним f»a для томатного сока, фасованного в трс:
литровую тару 1-82-3000. имеющую следующие размеры: rfi-154 мм. л,*
-236 мы.
(55>
диаметр которой
которых определяются
для томатного сока в
1-82-1000 составляет 80 мин Размеры этой тары:
мм. высота 162 мм Требуется рассчитать по-
Табл миа 17
hjd	*		a
0.4	0.109	l.l	0.296
0.5	0.148	1.2	0.308
0 6	0.181	1.3	0.320
о,7	0.212	1.4	0.328
0.8	0.239	1.5	0.337
0.9	0.2*1	1,6	0,343
1.П	0.2*)	•о	0.397
211
Из формулы (55) следует, что
W Ю5’#ж '
Л- 236
Для тары 1-82-3000 отношение-^-«	53. Интерполируя, находим
по табл 17, что 0,339. Для исходной банки отношение почтя такое же
Л, 162
1.54, откуда я At можно принять таким же. т. е 0,339 Таким
образом, увеличение исходного значения fn пропорционально отношен ню
квадратов диаметров. Подставив в формулу (55) значения к, находим, что
/м составляет около 172 мяв. Таким образом, получается, что при увелн-.с
мин объема тары в 3 раза константа термической ннерцнн возросча пример
но в 2,2 раза.
Начальная температура продукта. Из уравнения (50) термн
ческой инерции видно, что с повышением температуры продукта
Т„ к началу стерилизации логарифмическая составляющая
уменьшается, а, следовательно, уменьшается и общее время
прогрева т. При этом особенно большое влияние повышения на-
чальной температуры продукта на сокращение времени прогре-
ва сказываетсн применительно к густым по консистенции про-
дуктам, характеризующимся высокой термической инерцией.
Для жидких продуктов, прогревающихся конвективно, разница
не столь велика.
Пример. Прогреву подлежит виноградный сок в бутылке вместимостью
0.5 л Можно принять, что постоянная термической инерции составляет в
этом случае 15 ымн. Пусть в одном варианте сок фасован без подогрева,
при комнатной температуре (Гв1—2О*С), а в другом — в горячем виде
(f.j-70°C). Примем далее, что температура пастернзацвм Г. составляет
100 *С, а наквысшая температура в глубине продукта Тя достигает 95 "С,
100—20
Время прогрева холодного сока т—151g	15 1,2 — 18 мнв.  горя-
, 100—70
чего т—151g  |QQ_gg —15-0,8—12 мня, разница составляет всего 6 мни
Допустим теперь, что в тех же условиях стерилизуется томатная паста
Холодное содержимое будет прогреваться т—90-1.2—108 мии, а горячее
т—90-0,8—72 мин. Здесь разница получается весьма существенная— 36 мвн.
Заметим, что повышение начальной температуры продукта от-
ражается положительно не только на теплофнзнческой стороне
процесса стерилизации, но и на микробиологической, нбо чем
выше температура продукта к началу стерилизации, тем мень-
шее количество микроорганизмов в нем будет и, следовательно,
посчедующнй процесс стерилизации будет осуществлен более
эффективно.
Конечная температура продукта. Из уравнения (50) термиче-
ской ннерцнн видно, что с повышением наивысшей температу-
ры продукта прн стерилизации (Гк) возрастает логарифмическая
составляющая формулы и, следовательно, общее время, требую-
щееся для достижения этой конечной наивысшей температуры.
212
Пример. Допустим, стерилизация подлежит томатная наста а стеклянной
«ара вместимостью 0.5 л Можно принять, что f*-90 мнн Зададимся далее
^мпе^ятурим^ уСЛ01НЯМН Ф* овк п стерилизации: Гж>60°С, Г. 100 *С.
Тк" '	100-60
Тогда i-SOIg Иц \j^~-90-l,6-144 мнн
Если же ограничиться наивысшей температурой в 96 *С, т е всего на
1 ’С ниже, чем в предыдущем случае, то время прогрева сокращается до
90 jg~j00--93~	1.3—117 мнн. т. е приблизительно на 20%, что весьма су-
щественно.
В дальнейшем будет показано, что стремление всячески по-
вышать наивысшую температуру в глубине продукта не всегда
оправдывается Разница в 1—2 С в отношении стерильности не
стишком велика, а удлинение общего времени стерилизации мо-
жет получиться очень значительным.
Температура стерилизации. Ключевое уравнение (50) ока-
зывается не стишком наглядным прн решении вопроса о том,
как отразится на времени прогреве т повышение температуры
стерилизации Гж, поскольку температура Та фигурирует и в чис-
лителе н в знаменателе логарифмической составляющей Одна-
ко прн определенном анализе югарнфмнческой составляющей
этот вопрос можно выяснить весьма четко.
Обозначим числитель логарифмической составляющей
7*.—7„ буквой i, а знаменатель Тл—Тл буквой g. Тогда уравне-
ние термической ннерцнн примет вид
»	(56)
Допустим теперь, что мы повысим температуру стерилиза-
ции Тл на L градусов. Тогда дроби логарифмических составляю-
щих можно записать так:
1
сходная —,
(57)
(58)
Таким образом, от того, как изменится первоначальная дробь
' g при повышении температуры стерилизации на L °C, зависит
и ответ на вопрос о том, как влияет повышение температуры
стерилизации на время прогрева.
Приведем обе дроби к одному знаменателю Числитель ис-
ходной дроби прн этом можно записать в виде i(g4-£), а числи-
те 1ь дроби, относящийся к повышенной температуре стернлнза-
шш, (i-|-£)g. Общий знаменатель этих дробей g(g+£) отбро-
сим и будем сравнивать только числители.
Числитеib исходного выражения (57) примет вид ig-|-£i, а
чнститезь нового выражения (58) превратится в ig+Lg.
213
Если отбросить идентичные выражения ig и сократить на L,
то от исходного выражения останется i, а от нового g Теперь
ответить на поставленный вопрос нетрудно: i—разность темпе-
ратур между температурой стерилизации Г. н температурой
продукта к началу нагрева Т„ — всегда больше, чем g — раз-
ность температур в конце прогрева, а значит (раз g<i), повы-
шая температуру стерилизации, мы тем самым сокращаем вре
мя прогрева.
Пример. Допустим, что рыбные консерьы и томатном соусс скрнлнз)
ются прн 112 "С в банке S (имеегиыостъ 350 г) .Можно принять, что но-
стояннгя термической инерции составляет 50 мин Пусть начальная тем
пер а тур а Тн будет 50 *С. а наивысшая Тж—1!0*С. Тогда
И2___50
тжз 50 Ig j 12	11,0 й = 75 мин.
Определим, как н женится время прогрева т, если повысить температуру
стерн.пиаинн Т, до 120°C:
120—50
т = 501g ~igQ_i iq- = 50-0,85 ж 43 мян.
Таким образом, простым повышением температуры стерилизации всего
на в*С удается резко, более чем на 40%. сократить продолжительность
тепловой обработки на том же самом оборудовании, яе прибегая к его ре
конструкции
Приведенные соображения легли в основу предложенного
несколько десятков лет назад Д. Шамнсом метода так называе-
мой ступенчатой стерилизации. Этот метод заключается в том,
что повышение температуры стерилизации сверх традиционного
умеренного уровня (например, со 112 до 120 °C нлн со 120 до
130°C) делается только в первые минуты подогрева. Прн этом
увеличивается температурный напор и кривая прогрева продук-
та быстрее подтягивается к температурной кривой аппарата,
работающего по обычному умеренному режиму. Как только эта
временно повышенная температура стерилизации (например.
120°C) достигнута, ее поддерживают в течение нескольких
минут, а затем опускают «на ступеньку» до традиционной тем-
пературы стерилизации (например, до 112°С), после чего вы-
держивают этап собственно стерилизации при этой температуре
н окончательно охлаждают аппарат. Таким образом, общий
цикл стерилизации по ступенчатому режиму может быть значи-
тельно сокращен по сравнению с циклом тепловой обработки
прн умеренном температурном уровне, хотя основная доля цик-
ла приходится нменво на этот обычный, умеренный, уровень, а
повышенные температуры применяются только в начале про-
цесса.
По ряду причин ступенчатая стерилизация применяется ред-
ко. Основное возражение против применения такого метода за-
ключается в усложнении процесса стерилизации и контроля за
>14
работой аппаратчика. В самом деле, если обычная формула
стерилизации	является трехчленной по этапам вре-
мени и одночленной по температуре, то формула ступенчатой
стерилизации ——j ^^7 х—“ (рнс. 49) является пятн-
членной по этапам времени к двухчленной по температурным
уровням. Здесь — время подъема температуры до временно
повышенного уровня; — время собственно стерилизация прн
^повышенной температуре Л “С; С| — время понижения темпера-
туры на «ступеньку» до умеренного уровня; В2 — время собст-
венно стерилизации прн умеренной температуре 7г °C; С2—вре-
мя окончательного охлаждения аппарата. Нужно, однако, ска-
зать, что прн наличии автоматических контрольно-регулирую-
щих' приборов это основное возражение снимается, так что,
возможно, ступенчатая стерилизация найдет себе со временем
[применение в консервном производстве.
Состояние покоя нлн движения банки во время стерилиза-
ции Большинство применяемых в промышленности стерилиза-
ци иных аппаратов устроено так. что банки во время стерили-
зации остаются неподвижными. Поэтому время прогрева банки
обусловзено. как уже отмечалось, теми или иными естествен-
ными условиями теплопередачи. К таким аппаратам относится,
например, автоклав — вертикальный цитнндрическнй котел, в
который загружаются дырчатые цнтнндрнческне корзины с
банквмн. Котел закрывают крышкой, подают внутрь острый пар
н осуществляют тепловой процесс в отношении неподвижно
стоящих банок. По окончании стерилизации крышку аппарата
открывают и выгружают корзины с банками Таким образом,
автоклав является аппаратом периодического действия.
Бывают стерилизационные аппараты непрерывного действия,
в которых банки, находясь на движущемся транспортере, пере-
мещаются через теплоноситель
(пар или горячую воду), не из-
меняя, однако, своего положения
относите тыю транспортирующего
органа При этом условия тепло-
передачи по сравнению с непод-
вижной банкой практически не
меняются, ибо коэффициент теп-
•тооттачн от пара нлн воды к
банке очень мало зависит от тон
относительно небольшой скоро-
сти, с которой банка движется в
аппарате
Но существуют такие стерили-
зационные аппараты, в которых
банки в процессе стерилизации
вращаются, иногда с довольно
Т70
VO
too
Я to 60 80 WO no
Рас 49. График стерилизации:
--------обычной:------ег?пенчато*:
215
Pec. 50. Влияние соотношения
между центробежной н гравита-
ционными силами на перемешена °
мне продукта при ротационной
стерилизации
Рис. 51 Влияние ротации на кон-
станту термической инерции мор-
ковного сока
большой частотой. Во время вращения происходит принуди-
тельное перемешивание содержимого банок, что позволяет зна-
чительно ускорить нх прогрев.
В зависимости от конструкции таких аппаратов, которые при-
нято называть ротационными, банки в процессе стерилизации
врашаютсн либо вокруг своей продольной осн, либо вокруг
внешней осн, нлн, как говорят, «с донышка на крышку». Послед-
ний способ вращения считается особенно эффективным. Схема
его представлена на рнс. 50.
Как видно нз рисунка, банка в процессе стерилизации зани-
мает различные позиции н прн вращении переворачивается с
донышка на крышку, т. е. в верхнем н в нижнем положениях
оказываются попеременно то верхняя часть банки (крышка), то
нижняя (донышко).
Практика показала, что эффект вращения в сильнейшей ме-
ре зависит от частоты. Обычно с увеличением частоты эффек-
тивность перемешивания содержимого банки возрастает, однако
до определенного предела, по достижении и превышении кото-
рого эффект вначале стабилизируется, а затем начинает сни-
жаться.
Некоторые ученые считают, что эффект перемешнвання дос-
тигается прохождением воздушного пузыря (т. е. воздуха нз
незаполненного продуктом пространства банки) через продукт.
Прн этом в зависимости от частоты вращения могут быть три
основных варианта, представленных на рнс. 50:
1)	развиваемая центробежная сила С превышает енлу тя-
жести g (C>g) В этом случае продукт прижимается к верхней
части банки, воздушная прослойка находится внизу н переме-
шивания не происходит;
2)	центробежная сила оказывается меньше силы тяжести
(С<£). продукт в верхнем положении банки находится внизу,
а воздушная прослойка — наверху В этом случае перемешнва-
ння также не происходит;
2!б
3)	центробежная сила сравнивается с силой тяжести
(С-g). Прн этом воздушный пузырь проходит сквозь толщу
продукта и собирается где-то в глубине. Этот вариант считает-
ся нанлучшим в отношении эффективности перемешивания.
Ротационные стерилизационные аппараты, в которых осуще-
ствляется принцип вращения с донышка на крышку, называ-
ются Ротоматамн.
Таким образом, ннтенснфнкацня теплообмена в ротационных
стерклнзвторах объясняется тем, что прн перемешивании про-
дукта воздушным пузырем возникает вынужденная конвекция,
что особенно заметно в отношении пищевых продуктов, прогре-
ваемых путем теплопроводности, в которых естественная кон-
векция отсутствует. Следовательно, ротационная стерилизация
снижает термическую инерцию пищевых продуктов и, значит, в
ключевом уравнении (50) прн ротации снижается значение по-
стоянной /я. Отсюда вытекает, что особенно эффективной рота-
ционная стерилизация должна быть в тех случаях, когда кон-
станта термической ннерцнн велика, а это имеет место, когда
г>стое содержимое фасовано в крупную консервную тару.
И действительно, исследования показали, что прн ротацион-
ной стерилизации пюреобразных пищевых продуктов значение
константы термической ннерцнн удается уменьшить в 6—7 раз,
в результате чего резко сокращается формула стерилизации.
На рнс. 51 показаны кривые термической инерции морковного
сока с мякотью в трехлнтровой стеклянной таре прн неподвиж-
ном положении бутыля н прн ротации. Из рисунка видно, что
константа при ротации с частотой 0,33 с-1 (20 об/мин) сни-
жается с 244 до 33 мин, в длительность режима стерилизации
в автоклаве сокращается почти в 3 раза.
В табл. 18 приведены сокращенные за счет ротации режи-
мы стерилизации ряда консервов в литровой и трехлнтровой
таре в сопоставлении с режимами стерилизации неподвижных
банок.
Следует отметить, что ротационная стерилизация дает воз-
можность не только резко сократить продолжительность стери-
лизации, но и улучшить качество консервов. Это связано с тем,
что прн ротационной стерилизации прогрев продукта во всем
объеме тары происходит более равномерно, чем в случае непод-
вижной банки. Если банка неподвижна и содержит густой про-
дукт, то пока требуемая температура «доберется» до центра
банки, периферийные слон продукта окажутся сильно перегре-
тыми по сравнению с внутренними. Если же банка прн стерили-
зации вращается, то глубинные слон все время отбрасываются к
периферии, а периферийные понадают в глубину, н заметного
перегрева периферийных слоев не наблюдается, качество про-
дукта колучается лучше, чем в случае с неподвижной банкой.
Наконец, ротационная стерилизация позволяет расширить
ассортимент тары в сторону увеличения объема банок. В настоя-
щее время высокая термическая инерция некоторых пищевых
217
Таблица In
Ксясерш	Лара	Ргжмыы <1<грм-т«»анаи	
		*л« иеоо- лважвых Самое	ротацноамьм
Закуска нз кабачков с морковью	83—2	25-120-30 120 С	2Q—40 2‘ 120 <
Закуска на баклажанов	83-2	25—75—30 1’204:	20—30— 25 120 °C
Закуска нз перца с морковью	83-2	25-75 30 120 “С	20 35- 25 120 С
Пюре нз тыквы с ыэнной крупой	83-2	25—110—30 120 С	20 16-25 120 СС
Соус нз кабачков	14	25-120-25 120-С	20—40-25 120 °C
Сок морковный	14	25—210—25 120 °C	10-45—25 120
Сок томатный	14	25-60—25 120 °C	10-5 25 120-С
Томаты протертые	14	25-190-35 120-С	Ю—5-30 120 °C
Сок морковный	83-3	25-200-35 120'’.	25—35-25 120 "С
Сок вишневый с мякотью и сахаром	14	25-60-30 100 °C	10-5-20 100 вС
Сок сливовый	14	25- 80-30 100-С	10-15-20 100 °C
Сок абрикосовый	14	25—125—30 100-С	10—20—20 100 *С
продуктов ограничивает выпуск этих консервов I—2-лигровым
объемом. При большом объеме тары режимы стерилизации на-
столько удлиняются, что практически ими воспользоваться нель-
зя. По этой же причине ухудшается качество таких продуктов
в крупной таре.
Наглядным примером сказанному может служить режим сте-
рилизации сока морковного в трехлитровой таре, длительность
которого превышает 4 ч Такое длительное воздействие высокой
температуры недопустимо и с позиций качества. Таким образом,
выпускать этот продукт в трехлитровой таре в условиях «непод-
вижной» стерилизации невозможно. Прн ротационной же стери-
лизации для таких густых продуктов, какие перечислены, на при-
мер» в табл. 18, можно изыскать вполне приемлемый режим теп-
ловой обработки не только в трех . но и в десятнлнтровой таре.
Таким образом, открывается возможность выпуска консервов
для предприятий общественного питания, детских учреждений
и других потребителей пишевыч продуктов в крупной таре.
218
В то же время ротационная стерилизация характеризуется
 рядом моментов, которые делают этот метод консервирования
V менее универсальным н более сложным, чем стерилизацию в
V обыкновенных автоклавах.
Во-первых, он не лает заметного эффекта в отношении совер-
& шенно жидких продуктов типа виноградного нзн яблочного со-
ка, в которых при стерилизации действуют естественные интен-
сивные конвективные токи. Дчя таких продуктов вынужденная
а конвекция очень мало усиливает естественную
Во-вторых, чересчур густые продукты, например паштеты,
кнхирые особенно нуждаются в создании вынужденной конвек-
ции, неспособны перемешиваться прн вращении и поэтому рота-
ft ционная обработка не стнмулирхет теплообмена при их сте-
рилизации.
В-третьнх. вращение некоторых продуктов может ухудшить
их качество Например, при ротационной стерилизации консер-
вов «Зеленый горошек» нз зерен может вымываться крахмал.
J вследствие чего жидкая фаза консервов становится мутной. Мо-
жет повреждаться прн вращении растительная ткань нежных
I плодов н ягод, что также приводит к помутнению сиропа.
В-четвертых, так как интенсивность перемешивания зависит
от размера воздушного пузыря, необходимо строго следить за
степенью наполнения банок продуктом, избегая нх переполне-
ния.
Наконец, чуть лн не для каждой партии консервов необходи-
мо экспериментально устанавливать оптимальную частоту вра-
щения.
Тем не менее, если подобрать надлежащий продукт и тару,
то ротационная стерилизация может явиться могучим средством
интенсификации процесса стерилизации консервов. Можно ут-
верждать. что нанлучшнй эффект получается в отношении пюре-
образных продуктов в крупной (3 л и более) таре.
ГЛАВА 8
МАТЕМАТИЧЕСКИЙ анализ режимов
СТЕРИЛИЗАЦИИ КОНСЕРВОВ
Приведенная в предыдущей главе информация содержит
сведения о закономерностях отмирания микроорганизмов при
тепловой стерилизации пищевых продуктов и о характере тепло-
физической стороны процесса, относящейся к времени проник-
новения теплоты в глубь продукта. Изучив эти закономерности
мы знаем во всех деталях, какой фактор процесса стерилизации
от чего и как зависит, чем диктуется выбор температуры стери-
лизации, от каких факторов и как именно зависит смертельное
время, какими факторами определяется теплофнзнческая со-
ставляющая времени стерилизации н как этими факторами
управлять. Единственное, что не было показано, но что очень
важно в практическом отношении, — это как именно «конструи-
руется» так называемая формула стерилизации, имеющая вид
И — В—С
---------, н откуда берутся данные, которые позволяют реко-
мендовать тот или иной режим стерилизации. Откуда нам из-
вестно, что именно так нужно стерилизовать, чтобы уничтожить
все микроорганизмы в банке, а может быть, в этой формуле
скрыт немалый резерв? Или этот режим стерилизации является
не вполне достаточным и ие гарантирует микробиологической
стабильности консервов прн хранении? На этн вопросы позво-
ляет ответить математический анализ режимов стерилизации.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФАКТИЧЕСКОЙ ЛЕТАЛЬНОСТИ
Представим себе какой-то безыменный режим стерилизации,
применительно к которому на рнс. 52 изображена кривая про-
никновения теплоты в глубь продукта. Простое рассмотрение
этой кривой не позволяет получить ответ на поставленные во-
просы. поскольку эта температурная кривая характеризует про-
никновение теплоты в глубь продукта как нестационарный теп-
ловой процесс, при котором за время стерилизации в центре
банки «побывало» множество температур. В этом и заключается
трудность оценки эффективности данного конкретного режима
стерилизации—в необходимости учесть смертельное действие
не одной какой-то температуры, а множества значений.
Попробуем конкретизировать условия стерилизации, разбив
весь период тепловой обработки на короткие, скажем 5-мннут-
220
ные, отрезки времени н записав зна-
чения температур применительно к
каждому такому отрезку. Правда, та-
ким путем мы непрерывно развиваю-
щийся тепловой процесс превратим
в прерывистый, но есзн отрезки вре-
мени брать небольшие, то ошибка бу-
дет невелика. Зато мы получим кон-
кретную характеристику теплового
процесса в виде таблицы значений
«время —температура».
Допустим, что, суммировав значе-
ния на восходящей н нисходящей вет-
Ряс. 52. Теоретическая кри-
вая прогрева продукта прю
стерилизация
вях кривой прогрева, мы получим следующий ряд:
Продолжительность дей-
ствия. мин
Температура, “С
10	10	10	10	10	20
90	95	102	107	111	115
Поставленная нами задача сузилась, у нас имеются конкрет-
ные значения температур, «побывавших» в центре банки, н
время, в течение которого каждое нз температурных значений
действовало. Напрашивается сразу и способ оценки зффектнв-
I на тн данного режима тепловой обработки: найти таблицу
смертетьных времен для каждой нз интересующих нас темпе-
ратур и воспользоваться ею как нормой для вычисления коли-
чества микроорганизмов, уничтоженных прн данной температу-
ре за данный промежуток времени Например, если бы оказа-
лось, что смертельное время прн 90®С составляет 400 мнн, а эта
J температура держалась в центре банки в течение 10 мни, то
I можно было бы сделать вывод о том, что за этот промежуток
времени было уничтожено 10:400, нлн 2.5% имевшихся в банке
микроорганизмов. Производя такие расчеты для каждой нз
температур, можно было бы суммировать полученные значения
долей уничтоженных микроорганизмов и оценить, таким обра-
зом, обшнй эффект стерилизации по данному режиму. Следуя
указанному принципу расчета, можно, по-вндимому, считать
правильным режим, просчет которого дает 100%, недостаточ-
ным— меньше 100% и имеющими резервы те режимы, просчет
которых дает числа свыше 100%.
Допустим, мы нашли в каком-то литературном источнике
таблицу (ряд) смертельных времен для интересующей нас мик-
рофлоры:
Температура, "С	100 105 110 115 120
Смертельное время, мня 300 85 70 <5 24
Однако, как видны, почти ни одного из интересующих нас
температурных значений здесь не имеется. Скажем, данных о
221
смертельном времени для температур 90 н 95 С нет вообще
ряд открывается температурой 100 °C. Дазее. нас интересует
температура 102°C, а в ряду имеются близкие к этому уровню
значения ИЮ и 105 °C. но именно 102°С нет. То же относится к
интересующему нас значению температуры 111 °C. И вообще
нас интересовала бы справочная таблица, в которой значения
смертельных времен приводились бы для большого диапазона
температур по крайней мере через каждый градус. Составители
же этого ряда приведи данные в небольшом диапазоне темпера
тур и только через каждые 5 °C.
Только одно значение температуры, имевшееся в «нашем»
режиме (115°С). фигурирует н в ряду Смертельное время для
этой температуры составляет 45 мнн. В нашем же режиме эта
температура держалась в центре банки только в течение 20 мнн.
Значит ли это, что наш режим недостаточный? По-видимому, без
определенного анализа данных этого утверждать нельзя. Дейст-
вительно. температура в центре банки 115СС держалась только
в течение 20 мин, следовательно, за этн 20 мин было уничтоже-
но только 20:45-100—44.4% имевшихся в банке микроорганиз-
мов. Но ведь до того, как в центр банки проникла температура
115 С. в ней «побывазн» н другие температуры (111, 107, 102°С
п т. д.). каждая по 10 мнн, и каждая нз них давала какой-то
смертельный эффект.
Конечно, нельзя складывать эти 10-минутные отрезки кален-
дарного времени, нбо неизвестно, к какой температуре эту сум
му отнести. Каждый нз этих 10-минутных отрезков имеет раз-
ный «удельный вес», неодинаковую «убойную силу» н, конечно
«весомость». Так, весомость 10-мннутного отрезка времени при
111 °C в отношении уничтожения микроорганизмов выше, чем
удельное значение такого же отрезка времени при 102°С. Таким
образом, складывать этн отрезки времени нельзя, как нельзя
складывать простые дроби, не приведя нх к одному знамена-
телю.
Вот если бы можно было пересчитать каждый из 10-минутных
отрезков времени прн разных температурах на эквивалентным
по смертельному действию отрезок времени прн, скажем. 115 °C
(если, например, эту температуру принять за «общий знамена-
теть»), тогда полученные расчетные отрезки единого, так ска-
зать 115-градусного, времени можно было бы складывать. Прав-
да. нз 10-мннутного отрезка времени прн 111 °C в пересчете на
температуру 115СС получилось бы, допустим, всего 7 мнн этого
условного времени, а нз 10-мннутного отрезка прн 107®С —
5 мнн н т. д В общем, не важно, что дал бы пересчет каждого
нз 10-минутных отрезков времени при любой температуре на
эквивалентный по действию на микроорганизмы отрезок услов-
ного, в данном случае 115-грвдусного. времени, важно другое:
все вновь полученные отрезки времени относились бы к одной
температуре— 115°С и их можно было бы сложить.
222
Если бы прн таком пересчете н суммировании полученных
* результатов мы получили бы, скажем, 35 условных минут, то
 можно было бы дать заключение, что. во-первых, наш режим
 является недостаточным (норма нз приведенного ряда для этой
“ температуры составляет 45 мин) н. во-вторых, можно было бы
определить эту недостаточность в количественном отношении,
рассчитав долю уничтоженных микроорганизмов: 35 45-100 
-77.8%.
Если же при таком подсчете мы «набрали» бы, например, 55
115-градусных минут, то можно было бы сказать, что в данном
режиме скрывается резерв в количестве 22,2% (55:45-100 
-122,2%).
А можно лн действительно производить пересчеты времени
действия на микроорганизмы с одной температуры на другую*
С 1лаве 4 было сказано, что такие пересчеты производить мож-
но. Для этого пользуются выражением (33), которое удобно за-
писать в виде

(59)
где > — время действия на микроорганизмы при любой дайной температуре
Гд; т — эквивалентное по действию на микроорганизмы времени у время
действий прп эталонной температуре Г», которая принята за мерило для
Ш сравнения с ней воздействия всех других температур: Z — константа термо-
I устойчивости, ’С.
В нашем примере в качестве эталонной температуры мы про-
извольно выбрали температуру 115°С. На самом же деле тер-
мобиологн всех стран мира давно условились за эталонную
температуру брать 121,1 ®С.
Выбор такого иекруглого чиста связан с тем. что предложение произ-
водить подобные пересчеты было сделано американским ученым Ч. Бол-
лом. который по шкале Фаренгейта, принятой в США. выбрал круглое чис-
Мо — 250 Ф В пересчете на 100-градусную шкалу Цельсия это даст некруг
вое число:
7-С 6 9(7~Ф —32) = 69 (250 — 32)= 121.1 °C.
I Число же 2501 Ф было выбрано Ч Боллом по той причине, что и то
время это была наивысшая температура, прн которой стерилизовали консер-
вы в автоклавах (как у нас 120Х).
Если принять за эталонную температуру именно 121.1 °C,
формулу (59) принято записывать с другими буквенными обо-
значениями:
. U 121.1 —Г
‘8 7“ ------2-----,	(«>
где Г — отрезок 121.1-градусного времени, эквивалентный по
Действию на микроорганизмы отрезку времени U прн любой
Данной температуре Т.
223
Из выражения (60)
T--IO *	.
f. -----—-	.
131.1—г ‘
10 Г '
Это же выражение можно записать иначе:
10 1
Число F принято называть стерилизующим эффектом, /^эф-
фектом нлн летальностью отрезка времени V.
Таким образом, чтобы получить F-эффект 121,1-градусного
нр-енн, н^жно Денис* время умножить на выражение
1/10 2 которое можно назвать переводным коэффициен-
том Кг, ибо оно «переводит» данное время — время действия на
микроорганизмы прн любой данной температуре Гд, на эквива-
лентное по действию 121,1-градусное время F.
Итак.
~ I
“	Й1.1-Г •	(61)
а
F-UK,.	(62)
Несложное выражение (61) позволяет определить перевод
ной коэффициент для любой температуры стерилизации с любой
интересующей нас точностью: в этой формуле все величины,
кроме Т, постоянные. Поэтому, подставив в выражение (61) зиа
ченне любой данной температуры с точностью хотя бы до 0,1 °C.
мы получим искомое значение переводного коэффициента. От-
падают поиски справочных таблиц, необходимость интерполиро-
вания значений смертельного времени, тем более, что само по-
нятие «смертельное время» претерпело в настоящее время суще
ственные изменения. Каждый исследователь, располагая этой
формулой, может сам для своих нужд составить таблицу пере-
водных коэффициентов. Например,
Температур», *С	II! 115 |2!Д 124
Коэффициент Кг	0,1 0,25 I	2
Из этих данных видно, что действие температуры 111 °C в
10 раз слабее действия температуры 121.1 ®С, в том смысле, что
1 мни прн 121,1 °C производит такое же смертельное действие
224
Табляпг 19
...	KF	Г, ЯС		г. ЯС	кг	Г. ЯС	Кр
90,0	0,0008	100.5	0.0087	111.0	0,098	121.5	1.10
'	90.5	0,0009	101.0	0,0098	111.5	0.109	122.0	1,23
91,0	0,0010	101,6	0,0109	112,0	0,123	122.5	1,38
91.5	0,0011	102,0	0.0123	112,5	0.138	123,0	1.55
92.0	0.0012	102.5	0.0138	113.0	0,155	123,5	1,74
92,5	0.0014	103.0	0.0155	113,5	0.174	124.0	1.95
93.0	0.0015	103.5	0.0174	114.0	0,195	124.5	2,19
93.5	0.0017	104.0	0,0195	114.5	0.219	125,0	2.46
94.0	0,0019	104,5	0,0219	115,0	0,246	125.5	г."в
94.5	0.0022	105.0	0.0246	115,5	0.276	126.0	3.09
95.0	0.0025	105.5	0,0276	116.0	0.309	126.5	3.46
95.5	0.0028	105.0	0,0309	116,5	0.346	127.0	3.89
96.0	0.0031	106.5	0,0346	117.0	0,390	127.5	4.37
96.5	0,0035	107.0	0.0390	117.5	0,437	128.0	4.90
97.0	0.0039	107.5	0,0437	118.0	0.490	128.5	6.50
97.5	0.0044	108.0	0.0490	118,5	0.550	129.0	6,18
9Д.0	0,0049	108.5	0,0550	119,0	0.618	129.5	6.92
9в,5	0.0055	109.0	0.0618	119,5	0.690	130.0	7,75
99.0	0,0062	109,5	0.0690	120,0	0.775		
99.5	0,0069	110,0	0.0775	120.5	0,872		
100.0	0,0078	110,5	0,0872	121.0	0.978		
н.ч микроорганизмы, как 10 мин пребывания прн температуре
111°С, а температура 115’С уже только в 4 раза слабее темпе-
ратуры 121,1 °C. Температура же 124 °C действует на микроорга-
низмы в 2 рвзв сильнее, чем эталонная температура.
Полный перечень переводных коэффициентов Кг для кон-
станты термоустойчнвостн Z = 10°C в диапазоне температур от
90 до 1301С с точностью до 0,5°С приведен i табл. 19.
Пользуясь переводными коэффициентами Кг. можно рассчи-
тать стерилизующий эффект, или летальность, не только одного
какого-то промежутка времени V прн какой-то данной темпера-
туре (по формуле 62), а определить летальность всего режима
стерилизации от начала до конца процесса. В этом и заключа-
ется математический анализ данного режима стернлнзацнн: в
установлении связн между формулой стерилизации, являющей-
ся внешней характеристикой режима, н летальностью, опреде-
ленной по этой формуле, характеризующей степень уничтожения
микроорганизмов.
Представим себе кривую прогрева центра банки, изображен-
ную. как обычно, в координатах «время стернлнэацнн— темпе-
р» )ра>. как это показано, например, на рнс. 52. Эта кривая
характеризует, так сказать, «ход> температуры в глубине про-
дукта в процессе стернлнзацнн, в соответствии с которым тем-
пература в центре банки постепенно растет, достигает макси-
мума, иногда задерживается иа максимальном уровне, а затем
понижается.
18 205	225
Рнс 53 Теоретическая кри-
вая переводных коэффици-
ентов
Рнс 54 Реальный режим стери-
лизации и его ус ловный эким Ва-
лент — F- эффект (летальность)
ГЬюкольку каждой температурной точке на этой кривой со-
ответствует определенное значение переводного коэффициента
Кг. можно построить график в координатах «время стерилиза-
ции— переводной коэффициент», нв котором будет показан
«ход» переводных коэффициентов» соответствующий данному
режиму стерилизации. А так как переводные коэффициенты на-
ходятся в прямой корреляции от температуры, получаемая кри-
вая переводных коэффициентов имеет такой же характер, что и
кривая прогрева, т. е. синхронно с ростом температуры увеличи-
ваются и значения переводных коэффициентов, н наоборот.
Типичная кривая переводных коэффициентов показана на
рнс. 53. Площадь, ограниченная кривой переводных коэффици-
ентов и рассчитываемая как определенный ннтегрвл типа
J Kfdx. представляет собой стерилизующий эффект, нлн ле-
тальность процесса стерилизации в интервале времени от а
до b
Для определения значения этого интеграла пользуются ме-
тодами приближенного интегрирования: делят промежуток вре-
мени от а до Ь нв п равных частей, обозначенных тР. восстана-
вливают в местах деления перпендикуляры до пересечения с
контуром кривой, н, таким образом, делят всю площадь F на п
частей, обозначенных как fa fa ... fa
Судя по рисунку, каждая нз образовавшихся площадей пред-
ставляет собой трапецию и, следовательно, можно было бы, рас-
считав площадь квждой трапеции и суммировав полученные ре-
зультаты. определить общую площадь, ограниченную кривой
Кг- Можно, однако, допустив некоторую погрешность, принять
каждую нз образовавшихся площадок за прямоугольник (тем
более, что основная доля обшей площади действительно прихо-
дится на прямоугольники, н лишь небольшая часть в начале и
в конце процесса — на трапеции). Ширина каждого такого пря
моугольннка одинакова — тР. а высоте является переводным
коэффициентом Кг в данной точке процесса.
226
Таким образом. Л—Л—трКгз;	Гл—ТрКгя. Суммируя
fi. fi. Л». получаем общую площадь:
F тр^7 s + TpKfj + ... + трКрп •
или
F ~ f Krfr * tp (KFl + Krt + ... + A>„).	(63)
При этом следует иметь в виду, что первые н последние зна-
чения переводных коэффициентов следует брать для температур
«с ниже 95 °C. поскольку более низкие значения температур очень
слабо действуют на споры микроорганизмов, н величины пере-
водных коэффициентов в области ниже 95 СС получаются черес-
чур малыми. Таким образом, стерилизующий эффект режимов
стсри лнзацин можно рассчитывать по формуле
г>
f ев С Кр4т « тр (KFн С + Kfi +	+  • + Ягы с)»	(W)
нлн
г	/ I	I	1	\
m | Kpdt г* Тр|	"I 121.1-7» + ° *+	121.1 Г С6®)
-	I —z—	—1—	—Z---/
•	\10	10	10	/
Итак. F-зффектом, нлн летальностью, данного режима сте-
рилизации называется продолжительность некоторого вообра-
жаемого стационарного режима тепловой обработки, эквива-
лентного по действию на микроорганизмы данному реальному
нестационарному режиму стерилизации, проводимому в пере-
менном температурном поле, прн условии, что содержимое бан-
ки немедленно, с самого начвла процесса, нагревается до
121,1 °C, выдерживается прн этой температуре в течение F мнн,
после чего немедленно охлаждается до сублетальной темпера-
туры. Таким образом, F-эффект. нлн летальность, измеряется в
условных 121-градусных минутах.
Сопоставление обычного режима стерилизации с его услов-
ным эквивалентом — F-эффектом, нлн летальностью, приведено
на рис. 54.
График показывает, что реальный процесс прогрева консер-
вов прн стерилизации протекает в течение времени U в перемен-
ном температурном режиме по кривой, имеющей восходящую и
нисходящую ветвн.
Условный же F-режнм проходит прн постоянной температу-
ре 121,1 СС от начала до конца в течение F мнн. Это воображае-
мое f-время в несколько раз меньше реального времени стерн-
-чизацнн U, но на микроорганизмы оно производит точно такое
15’	227
же действие, как проходящее по возрастающей н убывающей
температурной кривой времени U.
Удобство этого показателя заключается в том, что много-
образие температурных уровней данного реального процесса
стернлнзацнн, измеренных на протяжении разных отрезков вре-
мени, мы выражаем одним числом. Само по себе нахождение
этого числа еще не дает нвм права квалифицировать дайны*
режим как правильный, недостаточный нлн избыточный. Но что-
бы сделать это заключение, являющееся целью математического
анализа, необходимо знать тоже всего лишь одно число, а
именно: сколько времени необходимо воздействовать на микро-
организмы прн 121,1 °C, чтобы нх уничтожить. Простое сопостав-
ление определенного по формуле (63) нлн (64) F-временн, экви-
валентного данному режиму стернлнзацнн, т. е. фактической
летальности данного, с необходимым F-временем. позволит сра-
зу дать микробиологическую оценку данному режиму.
Техника определения фактической летальности данного ре-
жима зак1ючается в следующем.
Вводят термопару в глубину продукта, в ту точку, где прогре-
ваемость данного продукта наихудшая. Для густых консервов —
это геометрический центр банки, для жидких — приблизительно
Уз расстояния между дном н геометрическим центром. Поме-
щают банку в лабораторный автоклав н стерилизуют по испы-
туемой формуле, производя через определенные промежутки
времени замеры температур в продукте и аппарате Точность
результатов, получаемых с помощью приближенного интегриро-
вания, зависит от степени «раздробтенностн» горизонтальной
шкаты, т. е. от абсолютной величины равновеликого отрезка
времени т₽. Понятно, что чем меньше тР, т. е. чем чаще делаются
отсчеты температур, тем точнее получаются результаты. Однако
слишком малые значения тР нет смысла брвть, нбо, если умень-
шить этот интервал с 5 до 2 мнн, то точность повышается всего
на 0.5—1%. В то же время повышение тр до 20 мнн уменьшает
точность на 5—10%. Таким образом, лучше всего брать интер-
вал в 5 мнн, и только для быстро прогревающихся банок малого
размера можно уменьшить его до значений ниже 5 мни.
По измеренным температурным точкам находят по табл. 19
соответствующие нм значения переводного коэффициента Кр
(для температур не ниже 95°C, если имеются в виду споры бак-
терий в малокнслой среде). Затем в соответствии с формулой
(64) суммируют значения Кр и полученную сумму умножают на
равновеликий отрезок времени, спустя который делали замеры
температуры. Получают искомое значение стерилизующего эф
фекта, нлн летальности, данного режима стернлнзацнн в услов-
ных F (т е 121-градусных) минутах.
Для последующего анализа н корректировки (в случае необ-
ходимости) испытуемой формулы стернтнзацнн строят также
(обычно нв одном графике) кривые прогрева автоклава н про-
дукта н кривую f-эффекта. Для этого по горизонтальной осн
228
Таблица 20
0	72
5	64
10	96
16	109
20	114
25	120
30	120
35	120
40	120
45	120
50	120
55		55	120	102	0.0123
55		60	120	105	0.0246
58			65	120	108	0.0490
62			70	120	109	0.0518
69	.		75	120	110,5	0.0872
72		80	НО	111	0.0980
78			85	100	107	0.0390
62	__	90	80	99	0.0062
89	—	95	60	94	—
96	0,0025	100	ю	80	——
98	0,0049				
откладывают время стерилизации (в мнн). а по вертикальным
осям — на одной температуру, а на другой—переводные коэф-
фициенты.
Пример, Требуется выяснить летальность дейспующих режимов стери-
лизации консервов	баклажанная» в стеклянной таре вместимостью
0,5 л по формуле --]20Х---- " консервов «Сок морковный» в стеклянное
-	20-25-25
таре СКО вместимостью 0,2 л по формуле--120'^--’
Применительно к испытуемому режиму стерилизации консервов «Икра
баклажанная» протокольная запись результатов опытов показана в табл 20.
Отсюда F—5x0.3fl -].9 условных минуты.
Соответствующие графические построения кривых применительно к ре-
жиму стерилизации «Икры баклажанной» н «Сока морковного* приведены
на рис. 55.
Итак, мы нашли, что фактическая летальность режима сте-
рилизации консервов «Икра баклажанная» составляет 1.9 ус-
ловных минуты, а консервов «Сок морковный» —1,2 условных
минуты. Но сделать окончательно заключение об эффективности
Рис 55. Кривые прогрева автоклава (/) н продукта (2) и летально-
сти (3) режимов стерн тнзацни консервов:
• — «Икра баклажакная». б — «Сок морковкиВ»
229
ътнх режимов можно будет только тогда, когда мы определим
то время обработки консервов прн 121,1 °C. которое необходи-
мо для обеспечения нх стерильности. Иными словами, необхо-
димо определить требуемую летальность. сравнение с которой
фактической летатьностн даст возможность делать окончатель-
ные выводы.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБУЕМОЙ ЛЕТАЛЬНОСТИ
Как уже отмечалось, полностью уничтожить все споры прн
стернлнзацнн невозможно и следует говорить только лишь о
какой-то степени стерильности. Для расчета времени, необходи-
мого для нахождения определенной степени стерильности п,
можно воспользоваться формулой (45).
Учитывая, что lg-^- п, время, необходимое для нахождения
определенной степени стерильности
т - nD.	(66)
Гели подставить в уравнение (45) значение константы D для
температуры 121,1 °C, то определяемое по этой формуле время
будет Г-временем, т. е. именно той летальностью данного про-
цесса, которая необходима для практического обеспечения дан-
ного режима стернлнзацнн консервов Таким образом, в этом
случае следует записать
/V.
f= Dui.i	<67)
или F лО|2|.|.
Поскольку величина D дтя определенного вида микроорга-
низмов в данном виде консервов является константой, то, оче-
видно, вопрос о расчете требуемой летальности Fn сводится к
определению необходимой степени стерильности п.
Если учесть, что величине NK должна быть очень мала н
может быть представлена как 10 в какой-то отрицательной сте-
пени (А\—10 °), то степень стерильности
п = ’В в 1й Л'о Ю* •
НЛН
rt=e + Ig.V..	(68)
а отсюда требуемая летальность
F.-D(a-Hg№»)-	(69)
Из чего же исходят прн определении необходимой степени
стерильности? Имеется два основных соображения.
1. Первейшая проблема технологии консервирования пище-
вых продуктов — это выпуск доброкачественной продукции, пол-
ностью исключающей вероятность пищевых отравлений. Поэто-
230
му вопрос о необходимой степени стерильности решается в пер-
вою очередь с позиций здравоохранения: какой бы режим сте-
рнлнзацнн ин разрабатывался, он должен прежде всего обеспе-
чить 100%-ную гибель возбудителей ботулизма.
Поскольку теоретически нацело уничтожить все микроорга-
низмы невозможно, то уже давно термомнкробнологнн всех
стран мира приняли решение, что необходимая жесткость стери-
лизации должна быть такова, чтобы вероятность выживаемости
хотя бы одной споры в одной банке была тишь прн условии вы-
работки партии консервов в 1-1012 банок (тысяча миллиардов
банок). Следовательно, прн условии изготовления партии кон-
сервов меньше, чем 1013 банок, нн в одной банке не должно
быть обнаружено нн одной споры С. botulinum. Конечно, такого
количества консервов не изготовляют нн в одной стране, поэто-
му. если задаться ветчиной а нз формулы (68). равной 12, то
практически можно гарантировать 100%-ное уничтожение воз-
будителей ботулизма в консервах, стерилизованных по таким
режимам.
Что касается второй величины — А'о. необходимой для вычис-
ления степени стерильности, то здесь, исходя нз статистических
данных н ориентируясь на очень большое обсеменение, прини-
мают, что к началу стерня извини в каждой банке содержится
по одной споре С. botulinum
Принимаемое значение А®— 1 является в данном случае по-
казателем очень большого обсеменения н вытекает нз следую-
щие соображений Общее количество микроорганизмов в кон-
сервной банке к началу стерилизации, как правило, очень велико
н достигает многих миллионов клеток. Однако в основном это
вегетативные формы, а доля споровых форм в этом количестве
весьма неветнка. Следует также иметь в виду, что микрофлора
пищевых продуктов до нх стерилизации состоит нз многих раз-
личных видов, которые прн благоприятных для роста условиях
постоянно борются друг с другом. Следовательно, количество
спор одного какого-либо типа, например гнилостных внвзробов
(деятельность которых нужно прежде всего принимать в расчет,
поскольку в условиях консервной банки, из которой удалена до
закатки значительная часть воздуха, именно эти виды могут
развиваться и вызывать порчу продукта), опять-таки составляет
малую долю от общего количества спор в банке. И, наконец,
от этой малой доли спор гнилостных анаэробов уже совсем ма-
лая доля приходится иа возбудителей ботулизма. Вот почему
даже I спора С. botulinum на каждую банку — величина очень
большая. На самом деле, даже прн очень большом общем обсе-
менении одна спора С botulinum может оказаться далеко не в
каждой банке, а лишь в одной нз 50 нлн даже из 100 банок
Таким образом, необходимая степень стернлнзацнн по воз-
буднтетям ботулизма n = a-|-lgA0= 12Xlgl = 12 и, следовательно,
необходимая летальность режимов стеризизацин консервов по
С. botulinum должна составлять 12D.
23!
Таблица 21
Среда	PH	Коиетажто D при 12!. IX. МММ	Прцмеидма
Буферный раствор
Консервы аз шпината
Консервы нз зеленого горошка
Консервы нз кабачков
Суп-пюре овошной
Суп-пюре томатный
Сок морковный
Икра кабачковая днетжческая
Перец резаный с овощным фар-
шем
Икра нз кабачкеп
Икра нз баклажанов
Томаты протертые
7.1	0.21	1
6,0	0,066	I	Пюреобразные
6,0	0,055	I	продукты	для
6.0	0,058	)	детского	пита-
6.8	0.041	мая
6.4	0.044
5.2	0,043
5.0	0.038
5.0	0.073
4,8	0.044
4.8	0.077
4.4	0.033
Как уже отмечалось, значение константы D зависит от ак-
тивной кислотности среды, поэтому для разных консервов раз-
мер постоянной D неодинаков (табл. 21), поэтому и требуемая
летальность различна. В международной практике термомнкро-
биологов принято для большинства малокислотных консервов
ориентироваться нв значение константы D для возбудителей бо-
тулизма прн температуре 121.1 °C по буферному раствору. Тогда,
исходя, как принято выражаться, нз «принципе 12D», требуемая
летальность по С. botulinum F= 12-0,21 =2.52 мнн, нлн, округ-
ленно, 3 условные минуты. Эта величина и является обшей нор-
мой летальности для режимов стерилизации малокнелотных кон-
сервов по С. botulinum.
В то же время, если изучена летальность этого возбудителя
для данных конкретных консервов и значение D оказывается в
каких-либо случаях меньше, чем для буферного раствора (как
это видно на примере табл. 21). то н норма требуемой летально-
сти по возбудителям ботулизма может оказаться меньше 3 ус-
ловных минут. Так, например, если для группы овошных заку-
сочных консервов, применительно к которым D колеблется н
пределах 0,044—0,077 мнн, принять наибольшее значение D, то
необходимая норма летальности составит 12-0,077—0,95, илн,
округленно, 1 условную минуту, а для «Сока томатного»
12-0,033 "0,4 условных минуты.
2. Как уже отмечалось, ориентировать разрабатываемый ре-
жим стерилизации на требуемую летальность по возбудителям
ботулизма — задача первостепенной важности. Однако, оказы-
вается, этого далеко не всегда достаточно для апробации фор-
мулы стерилизации. Дело в том, что в консервах встречаются
микроорганизмы более термоустойчивые, чем возбудители боту-
лизма, хотя н не столь опасные, но способные вызвать порчу
продуктов. К ннм относятся, например, гнилостные анаэробы
типа С. sporogenes, которые разлагают пншевые продукты с
232
образованием газов, в результате чего консервные банки взду-
ваются. Бомбаж — первейший, визуально обнаруживаемый
признак порчи пищевых продуктов, фасованных в герметичную
тару. Прн вскрытии такой банки ощущается наличие дурнопах-
нущих газов, вот почему этот внд порчи не считается столь опас-
ным, как образоввнне ботулинического токсина, которым можно
отравиться исподволь, не ощутив посторонних запахов илн при
вкусов.
В то же время бомбажные банки— это брак консервной
продукции, и необходимо принять меры к тому, чтобы брака
этого бы то как можно меньше, иначе будет страдать экономике
консервного производства.
Таким образом, разрабатываемые режимы стернлнзацнн не-
обходимо просчитывать н с экономических позиций, нормируя
наперед процент так называемого биологического брака консер-
вов Прн этом для разных пищевых продуктов имеются квкне-
то свои характерные возбудители специфической порчи. Напри-
мер, для большинства овощных, мясных н рыбных консервов в
качестве твкого возбудителя принимают С. sporogenes, для то-
матного сока — вызывающий скнсанне без образования бомбажа
(так называемая «плоскокнслая порча») В coagulans, а для
пюреобразных консервов детского питания — тоже приводящий
пищевые продукты к скисанию В. stearotherrnophilus.
Таблица 22
Камсераы	₽н	Коястагга D SJM I2I.I X. жж
0.62-1.52
1.7
1,83
0.8
0.88
0.75
0.73
0.71
0.79
0,71—0.95
0.60-0,76
0.43—0.60
Для С. sporogenes
Буферный раствор	7.0
Говядина тушевой	
Сввнйнж тушеная	
Морковный сок	6,2
Икра кабачковая даетическжя	5.0
Перец резаны* с овощным фаршем	5.0
Икра кабачковая	4.8'
Овощные закусочные (новые виды)	4.3—4.4
Обеленные	4 4—4 2
Рыбные концерны в масле	
Рыб @ консервы натуральные	
Рыбжые консервы в томатном соусе	
Длж В.
Буферный раствор Рассол консервированного зеленого горош-	7.0	2-4 4
Коасерэы из шпината	в.о	2.6 2 6 2.0 2.0 1.67 2.0
Коасервы нз зеленого горошка	в.о	
Консервы жз кабачков морковный	6.0 5.2	
^тз-пюре томатный '-уп-иоре овощной	5.3—5.4 5.6—5.8	
233
Прн расчете требуемой летальности по возбудителям специ-
фической порчн оказывается, что получаемые нормы значитель-
но выше, чем значения'необходимого f-эффекта применительно
к возбудителям ботулизма, главным образом нз-за того, что этн
микроорганизмы значительно более термоустойчивы (табл. 22).
Правда, степень стерильности п здесь меньше, чем для возбуди-
телей ботулизма, но не настолько, чтобы перекрыть значитель-
ное увеличение константы О. Возбудители специфической порчн
встречаются в природе чаще, чем С. botulinum. Поэтому по ста-
тистическим данным начальную обсемененность Л/о здесь прини-
мают не одну спору на банку, a O.i—3 споры на I г продукта.
Зато с экономической стороны считают, что в этом случае не
стоит стерилизовать консервы с жесткостью, допускающей всего
одну испорченную банку на партию в 1 • 1012 банок. Прн этом
биологический брак планируется в разумных пределах, порядка
0,01%. Иными словами, можно допустить биологический брак
в размере одной испорченной банки на партию в 10 тыс. банок
(т. е. Лж —10 *).
Таким образом, в формуле (69) начальная обсемененность
зависит от вместимости тары G (в г) н концентрации микроор-
ганизмов С (в шт./ч) в продукте до начала стерилизации. По-
этому формула (69) в общем виде может быть записана так:
=» D {а 4- CG).
Поскольку мы во всех случаях (кроме расчетов по ботулиз-
му) удовлетворяемся 0,01% биологического брака (т. е. когда
\к-10_< ид 4), то окончательно расчет требуемой летально-
сти можно вести по формуле
D(4 + lgCG)	(70)
Для примера определим требуемую летальность для возбудителя специ
фнчсской порчи С. aporogenes, константа которого D-0,9 мин. если начали
кая обсемененность составляет 1 спору на 10 г продукта, фасованного и
банку вместимостью 500 г
По формуле (70) требуемая летальность 0.9(4-f-lg0.1-500) 0,9-5.7
"5.2 условных минуты Следовательно, термоустойчинсхль возбудителей спе-
цифической порчи оказалась в 4,5 разя больше. чем термоустойчлвость С Ьо
t uh пит. а степень стерильности уменьшилась всего в 2 раза Поэтому в иг
лом норма летальности получилась больше, чем по С. botulinum Поэтому.
если разработать для таких консервов режим стернлнзацнн в расчете ш
фактическую летальность порядка 5—6 условных минут, это значение стерн-
лнзуюшего эффекта с лихвой гарантирует доброкачественность консервов с
ш.«нимй ботулизма и не допустит превышения биологического брака при
хранении консервов сверх установленной кормы в 0.01%
Сше большее значение требуемой летальности необходимо
для обеспечения микробиологической стабильности таких, на
пример, консервов, как пюреобразные лншевые продукты для
детского питания, специфическая порча которых вызывается
очень термоустойчивыми бактериями В. stearothermophiius (см.
табл. 22). Норм? стерилизующего эффекта для режимов стери-
лизации таких пищевых продуктов доходит до 1! —16 ус :.•••<
минут.
234
На основании материалов, приведенных в этом разделе, мож-
но заключить, что пншсвые продукты, подвергнутые термиче-
ской обработке в герметичной таре, не являются абсолютно сте-
рильными. То, что называют научно обоснованным режимом
стернлнзацнн. гарантирует лишь определенную степень стериль-
ности. прн которой полностью отсутствуют возбудители ботулиз-
ма н другие токенгенные и патогенные формы, а количество не-
опасных для здоровья потребителя микроорганизмов, вызываю-
щих специфическую порчу данного пищевого продукта, не пре-
вышает установленных норм Не исключено также наличие в
стерилизованных консервах единичных спор микроорганизмов,
безвредных для здоровья человека, не развивающихся прн хра-
нении консервов и не вызывающих порчн данных продуктов.
К ним относятся, например, мезофильные бациллы В. subtilis
(сенная палочка) н В. mesentencus (картофельная палочкв),
называемые также В. Iicheniformis. Следует только иметь в ви-
ду, что «безобидность» этих микроорганизмов, т. е. якобы пол-
ная неспособность развиваться в консервах н вызывать нх пор-
чу, во многом зависит от начальной обсемененностн консервов.
Считают, что естн обсеменение спорами этих микроорганизмов
до стернлнзацнн превышает 10s на I г продуктв, то даже научно
обоснованные режимы стернлнзацнн могут оказаться недоста-
точными, нбо этн виды отличаются высокой термоустойчнвостью
н лрн большой концентрации могут развиваться в консерввх н
вызывать их порчу. Это лишний раз подтверждает отмечавшую-
ся уже неоднократно необходимость поддержания высокого са-
нитарно-гигиенического уровня консервного производства.
Таким образом, консервы, стерилизованные по обосно-
ванным режимам, в основу которых положены определенные
ограничения в отношении уничтожения микроорганизмов, явля-
ются не абсолютно свободными от микроорганизмов, а лишь
промышленно стерильными. Поэтому задача, поставленная пе-
ред термической стерилизацией. заключается не в достижении
абсолютной стерильности пищевых продуктов, а в достижении
микробиологической стабильности консервов, прн которой га-
рантируется устойчивость их качества во время хранения н
безопасность употребления в пишу.
Хотя прн расчете нормы летальности требуется характеристи-
ка термоустойчивое™ микроорганизмов только по константе D,
однако при обозиаченнн этой нормы принято также проводить
значение константы термоустойчивое™ Z. которая необходима
впоследствии прн расчете фактической летальности [по форму-
лам (63) или (64)] Прн этом в виде индекса прн букве F при-
водят значения эталонной температуры и Z. например
Это означает, что норма летальности привезена применительно
к эталонной температуре 121 °C. а константа Z данного вида
микроорганизмов составляет 10°С
Получение промышленно стерильных консервов, характери-
зующихся высокой активной кислотностью (pH ниже 4.2)_______
235
Таблица 23
Т*ипе- г.^..	кл		кл	Теюеря- ПФ*.	"л	Теш-ра- тур*.	*л
		Темпера- тур*. ’С					
60,0	0.0464	74.0	0.3980	88.0	3.4100	102,0	29,3000
60,5	0,0502	74.5	0.4310	88,5	3.6950	102.5	31.7000
61,0	0,0541	75,0	0.4640	89.0	3,98иЮ	103.0	34.1000
61.5	0.0583	75,5	0.5025	89,5	4.3100	103.5	36,9500
62.0	0,0631	76,0	0,6410	90,0	4,6400	104,0	39,8000
62.5	0.0683	76,5	0,5835	90.5	5.0250	104.5	43,1000
63.0	0,0736	77.0	0,6310	91.0	5,4100	105.0	46 4000
63.5	0,0796	77.5	0.6835	91.5	6.8350	105.5	50,200
64.0	0.0857	78.0	0.7360	92,0	6.3100	106.0	54.1000
64,5	0,0926	78,5	0.7962	92.5	6,8350	105.5	58.3500
65.0	0.1000	79,0	0,8570	93.0	7.3600	107.0	63,1000
65.6	0,1085	79.5	0.9260	93.5	7,9620	107.5	683500
66.0	0.1170	60,0	1.000	94,0	8.5700	108.0	73.6000
66,5	0.1260	80,5	1,0850	94.5	9,2600	108.5	79,6200
67,0	0.1360	81,0	1.1700	95.0	10.0000	109,0	85,7000
67,6	0.1470	81,5	1.2600	95,5	10,8500	109.5	92,6000
68,0	0.1680	82.0	1.3600	96.0	11.7000	110.0	100,0000
68,5	0,1720	82,5	1.4700	95.5	12,6000	110.5	108,5000
69.0	0,1850	83,0	1.5800	97.0	13,6000	111.0	117,0000
69.5	0,2000	аз.5	1,7200	97,5	14,7000	111.5	126.0000
70,0	0.2150	84.0	1,8500	98.0	15.8000	112,0	136,0000
70.5	0.2330	т.5	2,0000	98.5	17,2000	112.5	147.0000
71.0	0.2510	85,0	2.1600	99.0	18.5000	113.0	IS4,0000
71.5	0.2720	85,5	2.3300	99.5	20.0000	113,5	172,0000
72.0	0,2930	86.0	2,5100	100.0	21.5000	114,0	185.0004
72.5	0.3170	86.5	2,7200	100,5	23,3000	114.5	200.0000
73,0	0.3410	87.0	2.9300	101,0	25.1000	115.0	215,0000
73.5	0.3695	87,5	3.1700	101,5	27.2000	115.6	238.0000
фруктовых нлн овощных продуктов, подкисленных уксусной
кислотой, представляет собой значительно более легкую задачу,
чем та, которая ставится прн стернлнзацнн малокнс.ютных кон-
сервов. В фруктовых соках, компотах, маринадах н других вы-
сококнслотныч продуктах споровые формы бактерий не развива-
ются н быстро погибают прн нагревании до 100 °C нлн даже
ниже. В этих консервах могут развиваться и вызывать порчу
продуктов лишь плесенн н дрожжи. Однако эти виды микроор-
ганизмов являются нстеу'-остойкнмн н быстро погибают даже
прн умеренной тепловой обработке.
Расчет фактической летальности режимов стернлнзацнн этих
консервов (называемой также Л-эффектом. от слова acid — киа-
лый) ведется по формуле
*
Л-jKA<fT=BTp(KA1+KA1 + ...+KAJ,	<7,)
совершенно аналогичной формуле (63). Учитывая, что уровень
летальных температур здесь значительно ниже, чем для спор
236
бактерий, н начинается примерно с 60 ®С, формулу (71) следует
писать так:
4,3
1—2
6,4
14-24
182
40
100
150-200
15.7
16.9
в(1,7рН—7,5)'
0.7
150—200
72
0,7
т. е. значения переводных коэффициентов, соответствующих за-
мерам температур продукта прн стерилизации, следует брать нз
таблиц, начиная н кончая температурой 60°C.
Прн расчете Д-эффекта условились в качестве эталонной тем-
пературы принять 80 ®С, а значение константы Z — 15°G Следо-
вательно, Кк“1/10
Значения переводных коэффициентов КА в интервале темпе-
ратур 60—115.5 °C приведены в табл. 23.
Кояеервы	Норма летальмо- сти. условные минуты	Индексы норм летальности
Говядина тушеная в банке 12
Свинина тушеная
Рыбные консервы в томатном соусе
Рыбные консервы натуральные
Рыбные консервы в мае»
Рыбные консервы фаршевые
Рыбоосошныс консервы
Рыбные консервы го морепродуктов
И*ра овощная, овощи, изрезанные
дольками иля кусочками, фарширо-
ванные овощам я
Ияра из свежей капусты; лук в то-
матном соусе; закуска овощная;
паштет овощной с грибами, припра
а юз свеклы; акра из лука, овощ-
ые натуральные лз зеленого горош-
ка, кукурузы, шпината
Овощные  овоще мясные консервы
Для детского питания
Сок томатный
Концентрированные томатопродукты
Абрккссы протертые с сахаром
Абрикосовый сок с мякотью и саха-
Верезовый сок с сахаром, хвоей и
мятой
Натуральные фруктовые оокя без
мт»отв
Фруктовые con с мякотью
Компоты
F’iti
F*m. Z-9-МЗ’С
Л**.

* Например, дле люреоврааямх аедеортов пэ жабачкое с pH 6 норма летальжо
Вассчитавжач по атсД вмпжржоесио* формула. Ри-в(1.7-в—7.В1-16.3 условные мкяуп
237
В настоящее время прн разработке режимов стерилизации
различных консервов ориентируются на нормы летальности,
приведенные в табл 24
ИЗЫС КАНИЕ НАУЧНО ОБОСНОВАННЫХ РЕЖИМОВ
СТЕРИЛИЗАЦИИ КОНСЕРВОВ
Итак, если кратко суммировать принципы математического
расчета формул стерилизации консервов, то можно сказать сле-
дующее.	*
Во-первых, используя формулу (63) приближенного интегри-
рования по методу прямоугольников, реальное время стерили-
зации. протекавшее в переменном температурном поле, пересчн
тывается на условное время воображаемого стационарного про-
цесса, при котором центр банки мгновенно подогревается до не-
которой эталонной температуры (для малокислотных консер-
вов Г»= 121.1 °C). выдерживается при этой температуре в тече-
ние Г мнн» после чего мгновенно охлаждается до сублетальных
температур.
Эта абстракция позволяет характеризовать любой режим
стерилизации одним числом, сравнение которого с норматив-
ными значениями F-эффекта дает возможность количественно
судить об эффективности данного режима в отношении достиг-
нутой степени стерильности консервов
Во-вторых, прн установлении нормативных значений леталь-
ности исходят прежде всего из необходимости уничтожения спор
С. botulinum до степени стерильности П" 12, что возможно при
А\ = 10 |а, т. е. обнаружении одной выжившей споры в одной из
тысячи миллиардов банок. Отсюда норма летальности F* долж-
на составлять 12D, а так как константа D для С. botulinum
прн 121,1 °C равна 0,21 мнн, то требуемая летальность для ре-
жимов стерилизации малокислотных консервов должна состав-
лять 12-0,21=3 условных минуты
Прн нормнрованнн количества испорченных банок следует
принимать во внимание н экономические соображения о допусти-
мом проценте биологического брака прн хранении на складе»
вызываемого микроорганизмами еще более термоустойчивыми,
чем С. botulinum, но не представляющими опасности с точки
зрения здравоохранения, Этот показатель — норма складского
брака — тоже выбирается произвольно, но не так жестко, как в
отношении С. botulinum, а именно: а в этом случае допускается
порядка 4 Тогда необходимая степень стерильности консервов
с учетом начальной обсемененностн N0=CG порядка одной спо-
ры на 10 г продукта должна составлять 5—6, а, значит, норматив-
ное значение летальности 54-60. Но так квк значение кон-
станты выживаемости О для С. sporugenes больше, чем для
С. botulinum, а именно оцрло 1 мнн, то получается, что норма
стерилизующего эффекта для режимов стерилизации малок нс-
238
Рис. 56. Кривые выживаемости спор
С botulinum В 364 в овощных за
кусочных консервах прн различных
температурах (в*С):
1-121; 2— 118: X — 118
Рнс. 57. Кринах летального вре-
мени для спор С. botulinum 0
овощных закусочных консервах
лотных консервов должна составлять не менее 5—6 условных
минут.
Аналогичный математический прием используется для оцен-
ки фактической летальности режимов стерилизации кислотных
консервов, обозначаемой термином Л-эффект, который рассчи-
тывается по формуле (71)
Описанный метод математического анализа может быть ис-
пользован для выяснения и последующей корректировки ле-
тальности того илн иного действующего режима в сомнительных
случаях (например, прн подозрении на наличие большого ре-
зерва, нлн. наоборот, на недостаточный стерилизующий эффект
н т. п); прн переходе нв новые температурные уровни, которые
денствующнмн положениями не предусмотрены; прн разработке
технологии новых видов консервов; при фасовке известных кон-
сервов в новые виды (по размеру нлн по материалу) твры. для
которых в действующей технологии иет соответствующей фор-
мулы; прн переходе на новые условия стерн тнзацнн, например,
от периодических процессов нв непрерывные, нлн от неподвиж-
ных банок к вращающимся.
(Приведем примеры техники расшифровки н корректировки
действующих режимов стерилизации консервов.
Одни нз нспо1ьзусмых в производстве режимов стерилиза-
ции консервов «Перец фаршированный» в стеклянной таре вме-
25—60—25
стимостью 0,5 1 производится по формуле  ]2^с— 11 вызывал
некоторое сомнение относительно длительности этапа собствен-
но стерилизация. Следовало расшифровать летальность этого
режима и в случае надобности скорректировать его.
239
Поскольку к моменту постановки этой задачи в литературе
отсутствовали данные о термоустойчнвостн возбудителей боту-
лизм- прн стернлнзацнн оаошных закусочных консервов, следо-
вало прежде всего провести Такне исследования и установить
нормы летальности применительно к этому виду консервов
На рнс. 56 показаны характерные для овощных закусочных
консервов кривые выживаемости С. botulinum В-364, нз которых
можно было определить константы термоустойчнвостн D при
нескольких температурных уровнях:
Температур- стерилкз--
ция, ‘С.............115	118	121
Констакта термоустоачя-
аоств D, мва	0.302 0,130 0.077
Отсюда требуемая летальность по возбудителям ботулиз-
ма	0.077-12-’0,93. нлн округленно 1 условная минута
прн 121 °C.
Полученные данные позволили построить кривую смертель-
ного времени (рис. 57). нз которой видно, что вторая константа
термоустойчнвостн Z, необходимая для расчета фактической
летальности, составляет 9.8. нлн округленно 10“С. Таким обра-
зом, требуемую летальность для овощных закусочных консер-
вов можно записать так: Р’щ 1 условная минута.
Установив норму летальности, следовало затем в соответст-
вии с описанной процедурой получить теплофнзическую харак-
теристику процесса. Простернлизовав консервы по расшифро-
вываемому режиму, получаем таблицу прогреваемости
(табл 25).
Из табл. 25 видно, что из-за высокой термической ннерцнн
консервов «Перец фаршированный» уничтожение мнкроорганнз-
Таблица 25
Время ст ачаласте- ралямцмя. мим	Темпера- тура авто-	Темпера- тура UDO; дукта,*С		Время от вачаяа ете-	Темпера- тура аято- ялааа. "С		Пгреводяе» ^илффа им- ея г К/,
						Темпера- туре яс» духта. "С	
				мив			
0	78	44			60	120	92	
5	85	44	—	65	120	96	0.0031
10	94	*4.5	—	70	120	99.5	0.0069
15	102	45	—	75	120	103	0.0155
20	ПО	48	—	80	120	105.5	0.0276
25	120	51.5	—*	85	120	107.5	O.Q39O
30	120	57	-=	90	105	109.5	0.0690
35	120	63	—	95	85	111	0.0980
40	120	70	—	100	70	112	0.1230
45	120	77	—	105	85	110.5	0.0872
50	120	84	—	ПО	40	106	Л.П-ГЛ
55	120	87	—			101	0.0098
						95	0.0031
ZJC?—0.51
240
| ыоь начинается практически только спустя 65 мин от начала
"стерилизации. когда этап собственно стерилизации уже продол-
жался 40 мнн. Зато охлаждение пищевого продукта в центре
банки началось тоже с заметным опозданием против начала ох-
лаждения аппарата. Рост температуры продукта продолжался
еще в течение 15 мни после того, как приступили к охлаждению
аппарата.
Данные таблицы показывают также, что уже после оконча-
ния цикла стерилизации температура в центре банок, выгру-
женных нз аппарата, довольно высока н поддерживается на ле-
тальном уровне не меньше 10 мин. Поэтому результаты послед-
них двух замеров тоже учтены при суммировании переводных,
коэффициентов.
Отсюда фактическая летальность данного режима стернлнза
ции по формуле (63) £=5*0,51=2,55, или округленно 2,6 ус-
ловных минуты.
Сравнивая полученное значение фактического стернлнзу юще-
го эффекта с установленной ранее нормой летальности, видим,
что данный режим стернлнзацнн содержит значительный резерв
стерилизующего эффекта н может быть сокращен.
Ранее было отмечено, что, учитывая возможную необходи-
мость корректировки расшифрованной летальности данного ре-
жима стерилизации, с тем чтобы фактическая летальность фор-
мулы соответствовала норме, необходимо построить совмещен-
ный график кривых прогрева и летальности. Такой график по-
казан на рнс. 58.
Корректировка данного режима может быть произведена
разными приемами. Наиболее точный нз них заключается в
следующем.
1.	Подсчитывают на графике фактической летальности пло-
щадь, ограниченную кривой переводных коэффициентов, с по-
мощью планиметра или просто по числу клеток на миллиметро-
вой бумаге.
Допустим» получилось ориентировочно 13 клеток.
2.	Поскольку фактическая летальность данного режима
(2,6 условных минут) оказалась в 2.5 раза больше требуем он
(1 условная минута), очевидно, необходимо в пределах площа-
ди, ограниченной данной кривой, провести новую кривую ле-
тальности. площадь под которой была бы в 2,5 раза меньше ис-
ходной и составляла, следовательно, 13:2,5^5,4 клетки.
Новую кривую строим внутри исходной таким образом, что-
бы получилась подобная конфигурация, т. е. чтобы левая ветвь
новой кривой была совмещена с левой ветвью исходной, а в
какой-то экспериментально подогнанной точке началось нис-
хождение кривой так, чтобы правая ветвь проходила парал-
лельно правой ветви исходной. Конечно, не обязательно доби-
ваться очень точного сокращения исходной площади. Так и в
данном случае оказалось, что прн такой «подгонке» новая пло-
щадь составила не 5,4, а 6 клеток. Итак, в пределах площади.
!Л__ ОПК
241
Рнс 59. Корректировка режима сте-
рнлнзацян ковсервоп «Икра бакла-
жанная»:
Г — ксхокяы* режим 60/1К»Ч> Я — с<жр«-
«сякыа режим 40/120 "С. Л — «жращммыА
режим И/130"С. а — «ггежлмж. б — п₽<>
аумт; « — летальмость
Рис 58. Корректировки режима
стерилизации консервов «Перец
фарширован ны й»
ограниченной исходной, завышенной кривой летальности, мы
постройтн новую кривую летальности, ту, которая должна со-
ответствовать новой «правильной» формуле стерилизации.
3.	По новой кривой летальности находим значения перевод-
ных коэффициентов для искомого режима стерилизации и, ндя
обратным ходом, находнм соответствующие этим значениям
температурные точки применительно к новой кривой прогрева,
той, которая должна быть для обеспечения требуемой летально-
сти. Эта новая температурная кривая также совмещается с ис-
ходной. но в каком-то месте начинает опускаться раньше, чем
исходная кривая прогрева. Эта часть новой кривой показана на
рисунке пунктиром.
4	Сравнивая исходную н новую кривые прогрева продукта и
замечая разницу во времени между пиками этих кривых, при-
нимаем. что именно на эту разницу следует уменьшить дли-
тельность этапа собственно стерилизации исходной формулы н
получаем, таким образом, новую, искомую криаую прогрева ав-
токлава. Прн этом продолжительность этапов прогрева и охлаж-
дения мы оставляем теми же, что в в исходной формуле (нисхо-
дящая ветвь новой формулы стерилизации также показана иа
рисунке пунктиром)
Новая формула стерилизации, которая предположительно со-
 гвегствует норме тстатьности. представляется в следующем
25 45-25
виде. -|5№-
5.	Для окончательной проверки правильности выполнения
коррекционных процедур следует простерилизовать консервы по
242
найденному режиму и просчитать его летальность. Оказалось,
что летальность его составляет 1,35 условных минут, т. е. не-
сколько выше нормы Видимо, можно было сократить этап соб-
ственно стерилизации еще минут иа 5, ио тогда мы бы находи-
лись на грани одноминутной нормы, причем иногда, возможно,
переходили бы нижний предел, что нежелательно.
На рис. 59 показана произведенная по \казанной схеме кор-
ректировка действовавшего режима стернлнзацнн консервов
«Икра баклажанная» в стеклянной таре вместимостью 0.5 л по
25___________50_25
формуле —Igo•х:— н изыскание нового, интенсифицированного
режима стерилизации, длительность которого сокращена за счет
повышения температурного уровня процесса до 130 СС. Из ри-
сунка видно, что за счет снижения резерва летальности исходно-
го режима (стерилизующий эффект его составлял 1.9 условных
минут) можно на 10 мнн сократить время собственно стернли-
25—40—25	,
зации, предложив режим —125 с— с летальностью, равной
1,1 условных минут. За счет же повышения температуры стсри-
лизацнн до 130 С можно предложить формулу —, прн
которой продолжительность стернлнзацнн сокращается на
25 мнн практически без изменения нормы летальности (F—1.05
условных минут).
Представляет также интерес расшифровка н корректировка
действовавшего ранее режима стерилизации консервов «Сок
морковный» в стеклянной банке вместимостью 0,200 л по фор-
20- 25—25
“уЛе 120 С
Исследования показали, что возбудителями, ответственными
за специфическую порчу этих консервов (скисание), являются
весьма термоустойчивые бациллы В. st еа rot hemophilus, дтя ко-
торых норма летальности	11,5 условных минут.
Расшифровка исходной формулы показала (см. рис. 55.6/
крайнюю ее недостаточность, ибо фактическая летальность ее
составляла всего 1.2 условных минуты. Достаточный по летал ь-
-	.	20—45—25
ностн режим стернлнзацнн обеспечивается формулой—120.
но при этом длительность процесса выше на 20 мин (рнс. 60)
Итак, резюмируя приведенные данные, можно сказать, что
научно обоснованная формула стерилизации должна обеспечи-
вать фактическую тотальность равной или несколько выше тре-
буемой: F^F*t9. По*том\ задача корректировки действующих
режимов стерилизации при разработке научно обоснованных
формул заключается в подгонке разрабатываемых режимов
к норме летальности. Это можно делать не только путем опи-
санных графических построений, но н посредством метода проб
и ошибок, т. е. сокращая или удлиняя наугад период собствен-
16-	243
Рис. 60 Кривые прогрева авто-
клава (/) и продукта (2) и ле-
тальности (3) при стерклазапяи
консервов «Сок морковный»
но стерилизации, а затем пуская
полученную таким образом но-
вую формулу по этапу экспери-
ментальной теплофизической про
верки с последующим математи
четким просчетом получаемых
данных.
Нужно сказать, что разработ-
ка надежных с позиций здраво-
охранения режимов стерилизации
консервов является делом на-
столько ответственным, что одна
лишь математическая обработка
данных теплофнзнческих измерений в процессе стерилизации
считается недостаточной для окончательного утверждения ма-
тематически рассчитанного режима Поэтому все ведомства
в Советском Союзе, выпускающие консервированные пищевые
продукты, утверждают режимы стерилизации консервов только
после того, как предлагаемые «формулы» подверглись помимо
математического анализа еще и ряду лабораторных и произ-
водственных испытаний.
Прежде всего полагается инфицировать 30 банок консервов
массивной дозой тест-культуры микроорганизмов и затем про-
стерилизовать нх по предварительно рассчитанному режиму
Затем следует термостат кровать простер ил изова иные банки при
определенных условиях в течение 15—30 сут. Если после тер-
мостатировання обнаружен бомбаж хотя бы одной банки, ре-
жим стерилизации считается ненадежным н подлежит пере
смотру.
При благополучном исходе первого лабораторного испыта-
ния делаются посевы всей партии для установления промыш-
ленной стерильности. Прн этом допускается наличие только
одной банки с тест-органнзмом.
Выдержавший лабораторные испытания режим стерилизации
подлежит проверке в производственных условиях.
Для этого стерилизуют по испытуемому режиму 1000 банок
консервов. Заготовленная партия хранится иа заводе в течение
3 мес. После этого делается разбраковка всей партии, т. е. про-
сматривается для обнаружения возможного брака каждая бан-
ка. Режим считается выдержавшим испытание, если при раз-
браковке обнаружено не более 2 испорченных банок.
Наконец, 48 банок нз этой партии анализируются на про-
мышленную стерильность, при этом допускается наличие толь-
ко одной банки с остаточной микрофлорой.
Нужно сказать, что если математический анализ был произ-
веден тщательно, то разработанный режим, как правило, бла-
гополучно проходит последующие лабораторные н производст-
венные испытания.
244
ЗАВИСИМОСТЬ МЕЖДУ фактической летальностью
РЕЖИМОВ СТЕРИЛИЗАЦИИ И ПРОЦЕНТОМ
БИОЛОГИЧЕСКОГО БРАКА КОНСЕРВОВ
Пользуясь формулой (67) для определения нормы леталь-
iKTH, можно рассчитать зависимость между фактической ле-
тальностью данного режима стерилизация н ожидаемым про-
ст н том биологического брака.
Если обозначить процент биологического брака через Р. то
(конечное количество микроорганизмов N,~PIIOO. Тогда уравне-
ние для определения летальности примет вид
г	N,	100N,
рдоо -.£> >а р ,
Откуда
icon. г
100А,	10’N.
p”'ioW‘J'io7'^r•
I или окончательно
Р—(И)
Пример. Допустим, стерилизуется 500-граммовая банка с консервами,
I прп~®м начальная обсеменснность составляет одну спору яа 10 г продукта.
I константа термоустойчивосты Ditl данной микрофлоры равна 1 условной
I минуте, а произведенная расшифровка летальности данного режима показв-
I ла, что F эффект его равен 5 условным минутам. Тогда по формуле (72)
I ожидаемый процент биологического брака Р-50-10*-*—0,05%.
Это количество в несколько раз больше оптимальное цифры (0,01%).
Поэтому, очевидно, данный режим стерилизации нужно удлинить, повысив
фактическую летальность его.
Расчет по формуле (72) показывает, что если увеличить F
всего на одну минуту, то процент брака уменьшится иа один
порядок, т. е. снизится в 10 раз, составив 0,005%. Это количе-
ство уже вдвое меньше оптимального числа. Пользуясь этой
же формулой, можно определить, что оптимальное количество
брак.!, ие превышающее 0,01%, получится, если фактическая
в летальность режима составит 5,7 условных минут.
Из этого примера видно, какое большое практическое зна-
чение в отношении производственного брака консервов имеет
каждая условная минута фактической летальности данного ре-
жима стерилизации.
ГЛАВА 9
ФИЗИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА
ТЕПЛОВОЙ СТЕРИЛИЗАЦИИ
Основным физическим параметром процесса тепловой сте
рилнзацни консервов является давление. Давление, создаваемой
в аппарате с целью предупреждения деформации тары и пред-
отвращения срыва металлических крышек с горловины стек тян
пых банок, называется в технике противодавлением (при усло-
вии, что уровень его выше того, который требуется с темпера-
турных позиций). Давление является третьим, физическим па-
раметром процесса стерилизации (первые два — температура и
время). Естественно, что необходимое значение противодавления
зависит от величины давления, возникающего в консервной та-
ре при стерилизации.
ДАВЛЕНИЕ В КОНСЕРВНОЙ ТАРЕ
ПРИ СТЕРИЛИЗАЦИИ
Давление в таре при закатке равно атмосферному (если бан-
ка закатана не иа вакуум-закаточной машине) и состоит из cjm-
мы парциальных давлений водяных паров (рп') н воздуха (ри):
Рп* "}~Рв* О» ( МПа.	( 3)
При стернлнзацнн каждая нз составляющих изменяется и в
наивысшей температурной точке, достигаемой в паровоздуш-
ном пространстве, упругость водяных паров повышается до
Рп", а парциальное давление воздуха — до рв". Абсолютное дав-
ление в таре при стерилизации (рс) составит
АГ + ₽/=Рс-	(7»>
Вычтя из уравнения (74) уравнение (73), получим величину
избыточного (сверх атмосферного) давления в банке:
Рс — 0.1 = (рп* —Рп*) + (Рв* — Рв')	< ‘5)
Уравнение (75) представляет собой сумму двух разностей,
которые для наглядности заключены в скобки: упругостей во-
дяных паров и парциальных давлений воздуха. Величины рп" 11
Рп не зависят друг от друга, а только от соответствующих тем-
ператур продукта прн стерилизации (Г2) и (Tt). Величина же
рв" функционально связана с величиной рв через характеристи-
ческое уравнение для газов pV=RT Поэтому рв" можии выр
зить через р» и подставить полученное значение в уравнений
(75).
246
I Если обозначить объем незаполненного продуктом простран-
 стьа банки (т. е. объем воздуха) при закатке Уь а объем не-
 заполненного пространства прн стерилизации то характерн-
Ктпческне уравнения для воздуха, находящегося в банке, будут
’ иметь следующий вид:
(76)
P*%-=*7't-	1	(77)
| Разделив (77) на (72), получим
р.’^. J,
- Л •
I откуда
р' р‘ Tjf’’	,78)
Подставим значение рп" в уравнение (75) :
. . . . ЪП
Рс О • * — Рп — Рп + Рв УТ Рв
и окончательно
Г“0,1 —рпж—р/4-Рв'—ij-	(79)
Полеченное уравнение представляет собой общую формулу
для расчета давления как в жестяной, так и в стеклянной кон-
сервиои таре прн стерилизации, поскольку при выводе его спе-
цифика материала тары не учитывалась. При этом следует иметь
в виду, что выражение (79) представляет собой избыток дав-
ления, развиваемого в консервной таре иад наружным, при сте-
рилизации в открытых аппаратах, когда абсолютное давление в
таре равно ро а наружное— атмосферному давлению воздуха
(0,1 МПа).
В практическом отношении значительно больший интерес
представляет определение избыточного давления в таре для
Наиболее распространенного случая стернлнзацнн консервов в
автоклавах Прн этом наружным давлением будет уже ие ат-
мосферное, а давление в аппарате, которое представляет со-
бой упругость водяных паров, соответствующую температуре
пери шзацин и обозначаемую рп".
Тогда общая формула (79) для расчета дав пения в консерв-
ной таре преобразуется следующим образом:
Л рп 4“ 0.1 ------рпГ г Рв у Т
Заменив рв на 0,1—р„' из выражения (73), получим
V.7.
Рс f 0,1—ри -(г Р» у.у “~(б,1 — Рп)-
247
и да лее
у у
Рс = Рп 4- Рв* у •	(8
Это и будет абсолютное давление в таре прн стерилизации в
автоклавах. Давление же наружное (в автоклаве) рл=*р"и. То
да избыточное давление в таре
.	, viTt
Рк = Рс-Рл = Рп + Рв' у Т -Рп* •
Vt7\
Pb^Pb'Tj^-
ИЛИ
у т
р« = (1 —Рп')-у7^«	(82)
Таким образом, избыточное давление в консервной таре прн
стерилизации в автоклавах равно первоначальному давлению
воздуха в таре (при закатке), умноженному на коэффициент
-р-у* . Этот коэффициент должен характеризовать изменение
оставшегося в банке воздуха при стерилизации.
ГТ	VlT*
Поскольку можно ожидать, что коэффициент	hmcci
разное значение применительно к жестяной или стеклянной та-
ре, имеет смысл рассмотреть характер изменения давления от-
дельно для каждого из этих двух видов консервной тары.
ДАВЛЕНИЕ В ЖЕСТЯНОЙ ТАРЕ
Прежде всего рассмотрим физическую картину происходя
щих в процессе стернлнзацнн жестяных банок термодинамичес-
ких превращений.
В первые моменты стернлнзацнн, когда продукт прогрелся,
объем его увеличился, объем же банки в это время еще не из-
менился. Следовательно, воздух в банке сжимается н давление
его возрастает. Как только давление превысит определенный
уровень, крышка прогибается, банка вздувается, воздух расши-
ряется, а давление его падает. Этн превращения показаны на
рнс. 61. Как видим, объем незаполненного продуктом воздушно-
го пространства жестяной тары прн стерилизации У2 больше,
чем объем воздуха до стернлнзацнн Vj. Это означает, что коэф
фицнент увеличения объема тары х больше, чем коэффициент
увеличения объема продукта у. Таким образом, если предста
вить себе коэффициент как произведение двух дробей
и у, то в данном случае дробь -р-<1, а ^->1. При этом
248
^«следования показали, что
-произведения этих двух дробей
взаимно «компенсируют» друг
друга примерно до единицы.
И । этого следует, что коэффи-
у Г
и |ент .. , который должен
Рнс. 61. Увеличение объема свобод-
ного пространства в жестяной таре
при стернлнзацнн
[характеризовать изменение
первоначального давления при
стерилизации, показывает, что
практически никакого изменения нет и что, следовательно, нз-
€ [/точное давление в жестяной таре при стерилизации в авто-
клавах в паровой среде равно первоначальному — в момент за-
катки — парциальному давлению воздуха.
Итак, применительно к жестяной таре формулы (81) и (82)
^преобразуются в
(83)
НЛН
= О, I —рп-
(84)
Что касается избыточного давления в жестяной таре, сте-
рилизуемой в непрерывнодействующих аппаратах открытого
типа (т. е. работающих под атмосферным давлением), то, по-
(V Т	I
-~Y----П = 0 выражение (79) преобразуется в
Рв = Рп' — Ра- (85)
По этой формуле можно рассчитывать также давление в
же.тяной таре, стерилизуемой прн атмосферном давлении не в
паровой среде, а в высокотемпературном теплоносителе, напри-
мер в глицерине.
Итак, тот факт, что тонкая крышка жестяной тары является
гибкой мембраной, способной под влиянием внутреннего дав-
ления прогибаться наружу, вызывая вздутие банок, способст-
вует поддержанию избыточного давления в жестяной таре при
стерилизации на относительно невысоком уровне, не превышаю-
щем одной атмосферы.
Следует также иметь в виду, что увеличение объемов раз-
личных жестяных банок неодинаково и что с увеличением тол-
щины концов нли уменьшением нх диаметра коэффициент уве-
личения объема тары х уменьшается и может стать меньше ко-
эффициента объема продукта у. В этом случае воздух в жестя-
ной консервной таре будет сжиматься и в банке может возник-
нуть давление значительно больше обычного, могущее вызвать
Деформацию тары.
249
ДАВЛЕНИЕ В СТЕКЛЯННОЙ ТАРЕ
Для расчета избыточного давления в стеклянной таре над
давлением в автоклаве воспользуемся общей формулой (81 )t
прн выводе которой специфика материала тары не учитывалась,
н посмотрим, преобладание каких факторов отражается на дав-
лении.
Основное отличие стеклянной банки от жестяной в отноше-
нии влияния давления заключается в том, что стеклянная бан-
ка при стерилизации практически не увеличивается в объеме.
Прежде всего, вздутие здесь могло бы произойти только с од-
ного конца — со стороны крышки. Во-вторых, крышки, которы-
ми укупоривают стеклянные банки, ие имеют рельефа, позволя-
ющего им вспучиваться, как это происходит с жестяными крыш-
ками, прикатанными к корпусу металлической-банки. И, нако-
нец, самое главное, тому небольшому вспучиванию крышки, ко-
торое все же могло бы произойти, ие дают реализоваться, сте-
рилизуя стеклянные банки с применением так называемого про-
тиводавтення, при котором наружным давлением предупрежда-
ется всякое вздутие крышки. Дею в том, что жестяные крышки
не стишком прочно обжаты на горловине стеклянных банок н
стоит им немного взтуться, как нарушается прочность обжима,
и крышки внутренним давлением срывает с горловины банки.
Что касается увеличения объема банки, связанного с ли-
нейным расширением материала при нагревании, то оно на-
столько невелико, что практически можно приравнять коэффи-
циент увеличения объема банки единице (кстати, то же можно
было бы сказать и о металлической таре, крышки которой не
вздуваются из-за повышенной толщины жести).
Тогда объем воздушного пространства в банке до стерили-
зации
V, = уб_ у,, =	уув = ус (I - у).
где Vc — объем банки; VB — объем продукта; у — степень наполнения бан-
ки продуктом.
Объем воздушного пространства в банке прн стерилизации
Уе-ууУв= v6(l -уу)
г де у — коэффициент увеличения объема продукта.
Отношение объемов воздушных пространств в байке
V» V. = (l—у)(1-ут).
Так как у>1, то уу>у » числитель 1—у больше знаменате-
ля 1—уу. Следовательно, для стеклянной тары Vi/V2> 1. Ины-
ми словами, объем свободного пространства в стеклянной бан-
ке при стерилизации уменьшается, воздух сжимается, что долж-
но приводить к увеличению давления в таре.
250
у т
Величина - фигурирующая в формуле (81), ие может
этому пренебречь ею нельзя. Значит, для расчета давления в
стеклянной таре нельзя пользоваться упрощенной формулой
(83), а следует вести расчет по общей формуле (81).
Таким образом, избыточное давление в стеклянной таре при
стерилизации в автоклаве во столько раз больше избыточного
давления в жестяной таре, во сколько раз дробь боль-
ше единицы.
Пример. Допустим, что температура прн закатке Г| = 323 К (50 °C), тем-
пература стерилизации Гг=389 К (116°С). степень наполнения банки про-
дуктом у=О,94, коэффициент увеличения объема продукта прн стерилизации
у=* 1,04. Требуется рассчитать избыточное давление в этих условии* как в
жестяной, так и в стеклянной таре, имея в виду стерилизацию в авток та-
гах.
Исходя из заданных условий, определим числовые значения величин, фи-
гурирующих в формуле (79): p0"—0,18 МПа; р/=0,013 МПа; р.*—
-0.10,013=0.087 МПа; 7^7,-389/323-1^; VJl',-(I-o,94)/(l— 1.04Х
X0,94)—2,67. Тогда рж длн стеклянной тары, рассчитанное по формуле (81),
л = (0,1 — 0.013)-2,67-1.2 = 0,0873,2 = 0.28 МПа.
Таким образом, избыточное давление в стеклянной таре будет в 3,2 ра-
за больше, чем в жестяной, ибо в последнем случае оно составляет всего
0.087 МПа (р.=0,1—0,013).
Г.	V,
Из приведенного примера видно, что отношение для
стеклянной тары может быть в несколько раз больше единицы
V.7,
и что величина ~ут~, характеризующая изменение первона-
чального давления воздуха, может оказаться преобладающим
фактором в суммарном значении избыточного давления в таре.
Что касается избыточного давления в стеклянной таре при сте-
рилизации в аппаратах открытого типа, т. е. под атмосферным
давлением, то его можно рассчитать по формуле
Ръ у Рп — 0,1-
Рассмотрим теперь, какое влияние оказывает увеличение
степени наполнения банки продуктом на изменение отношения
объемов и, значит, на давление в таре.
Представим себе две стеклянные банки с одним н тем же
продуктом, стерилизуемые в одинаковых условиях, но степень
(наполнения которых различна: первой—второй—у2. причем
Yi3>Y2- Отношение объемов в первой банке
Л1 । - т,
= I —’
251
во второй
Л 1-?а
V1 “ 1 -ет. •
Чтобы выяснить, в каком случае отношение -р- больше
(а чем больше это отношение, тем больше и избыточное давле-
ние), разделим одно выражение на другое:
1—Т1
I V> A, A v> А,= Ч-ОТ. “
(1 —У,)(1—уу,) _ 1 — у,— И, + УТ1Т3
= (•—УУ1)(1—у3)	I— п—у,4-УУГ6 •	( в)
Теперь воспользуемся таким математическим приемом: от-
нимем от числителя этой дроби знаменатель и посмотрим, ка-
кой знак получится. Если получится положительное значение
V
этой разности, значит отношение — Для банки с большей сте-
пенью наполнения будет больше, чем для менее наполненной
банки, н, следовательно, избыточное давление в первом случае
также будет больше, чем во втором. Если же указанная раз-
ность будет отрицательна, тогда и положение с избыточным дав-
лением будет обратное.
Итак:	1—yi—yTa+l/YiYa—1+^Yi+Y2—£/YiY2 = J/Yi—^у2+у2—
“^Vi = £/(Yi—Ya)—(Yi—Y2) = (Vi—Y±) (у—О- Произведение ft
—V2) (У—О состоит нз двух сомножителей: (yj—у2) и (</—!)
Каждый нз них имеет значение больше единицы, нбо yi>y2 по
условию, а коэффициент увеличения объема продукта при на-
гревании у всегда больше единицы. Следовательно, произведение
имеет положительное значение, а значит, как было указано, при
увеличении степени заполнения стеклянной тары продуктом из-
быточное давление в ней при стерилизации будет возрастать.
Этот теоретический вывод подтверждает рнс. 62. Допустим,
позиция а обозначает стеклянную банку до стерилизации со
степенью наполнения уь а позиция б — ту же банку в момент
достижения температуры стерилизации. Из-за того что объем
банки не изменился, а объем
продукта увеличился, сво-
бодное пространство сжа-
лось примерно в 2 раза.
В позиции в изображена
стеклянная банка до стери-
лизации, наполненная боль-
ше. чем в предыдущем при-
мере ft>2>Yi)- Совершенно
ясно, что при нагревании
a ? б
Рнс. 62. Влияние степени наполнения
стеклянной тары продуктом на степень
сжатия свободного пространства при
стерилизанил
252
объем продукта увеличится (позиция г) так же или даже боль-
ше, чем в предыдущем примере, но зато объем свободного про-
странства, который был меньше, чем в позиции а, «сожмется»
гораздо больше, чем это показано в позиции б, судя по рисун-
ку— раза в 4. Таким образом, отношение в этом примере
возрастет в 4 раза и, следовательно, во столько же раз возра-
стет давление воздуха.
Пример. Условия — те же, что и в предыдущем прнмере^но степень на*-
полнеиня увеличена иа 0,01 (у>=0,95) Тогда ~ ~ 1—1 04-0 95-4^" а
-(0,1—0.013)-4.2-1.2 0.087-5.04-0,44 МПа, т. е. в 1,5 раза больше чем
в предыдущем примере.
Увеличим степень наполнения еще на 0,01 (у—0.96). Тогда ~ =*
1—0.96
= Р-1 gfi =25, Рж-(0.1—0.013)  25-1.2-0,087-30 -2,6 МПа, т. е. почт»
в 10 раз больше, чем в первом примере.
Конечно, этот последний пример нужно понимать не так, что
в таре давление при стерилизации достигает 25 атмосфер. Это
лишь предел, к которому оно стремится, ибо задолго до воз-
никновения такого высокого давления произойдет либо срыв
крышек с горловины банок, либо разрушение банки. Первый
вид брака обычно случается при использовании широкогорлых
обкатных или обжимных банок, второй—при стерилизации пи-
щевых продуктов в узкогорлых бутылках, укупориваемых корон-
чатыми крышками. При этом тара чаще всего не разрушается
на кусочки, а из нее выдавливается (довольно «аккуратно»)
дно, поскольку, очевидно, сопряжение дна с корпусом является
наименее прочным участком конфигурации бутылки.
Нужно добавить также, что в практическом отношении тео-
ретические выкладки, показывающие влияние степени наполне-
ния стеклянной тары продуктом на давление в ней прн стери-
лизации, нужно учитывать в том смысле, чтобы не допускать
переполнения банок, ибо обычно степень наполнения лимитиру-
ется необходимостью соблюдать определенную массу нетто ба-
нок. При этом, как уже отмечалось в гл. 6, на консервных за-
водах предпочитают недоливу переполнение банок, а это весьма
опасно, особенно для консервов, герметизируемых по Способу
«Еврокап», механическая прочность укупорки которых очень
невелика.
МЕРЫ, ПОЗВОЛЯЮЩИЕ УМЕНЬШИТЬ ДАВЛЕНИЕ
В КОНСЕРВНОЙ ТАРЕ ПРИ СТЕРИЛИЗАЦИИ
Как уже отмечалось, слишком значительное превышение
давления в консервной таре при стернлнзацнн над давлением
в стерилизационном аппарате может вызвать остаточную де-
253
формацию жестяных банок в виде вздутых н не посаженных на
.место концов, складок на периферии концов, разрыв их по про*
дольному или закаточному шву, срыву металлических крышек с
горловины банок и даже механический бой стеклотары.
Выше отмечалось, что давление в жестяной таре при сте-
рилизации превышает наружное давление в автоклаве на ве-
личину первоначального парциального давления воздуха, а из-
быточное давление в стеклянной таре при стерилизации в ав-
токлаве равно давлению воздуха в момент стерилизации, умно-
женному на коэффициент т- е на кратность возрастания
первоначального давления в наивысшей температурной точке
стерилизации. Отсюда напрашивается вывод о том, что для
уменьшения давления в банке при стерилизации необходимо
удалить у нее воздух, т. е. произвести эксгаустирование консер-
вов, только после этого можно полностью устранить превыше-
ние давления в банке над давлением в стерилизационном аппа-
рате.
Для снижения давления в таре при стерилизации в аппара-
тах создают противодавление, которое компенсирует избыточ-
ное давление в банке.
ТЕПЛОВОЕ ЭКСГАУСТИРОВАНИЕ
Влияние теплового эксгаустирования на давление в жестяной
таре при стерилизации. Из формулы (84) для расчета избыточ-
ного давления в жестяной таре при стерилизации в автоклаве
следует, что для уменьшения р„ необходимо максимально уве-
личивать р'п, т- е., другими словами, увеличивать температуру
продукта при закатке.
Теоретически максимальное значение р/ равно 0,1 МПа
(для температуры продукта прн закатке 100°C). При этом зна-
чении рп' не будет никакого избытка давления в банке над дав-
лением в автоклаве (ри=0,1—0,1=0), поэтому банка не будет
вздуваться при стерилизации и в ней не будет возникать опас-
ных в отношении деформации напряжений.
Рассмотрим теперь, как изменится давление в жестяной та-
ре посте ее окончательного охлаждения.
Когда банка после стерилизации остынет до температуры,
прн которой она была закатана, в ней снова установится атмос-
ферное давление (pn'4-p/ = 0,l МПа). Но так как температура
продукта в момент закатки, как правило, выше температуры,
при которой он хранится на складе, то при дальнейшем осты-
ваини в банке установится давление
РгГ+Р.'=Ро.	(87)
где рп"—упругость водяных паров над продуктом, соответствующая темпе-
ратуре хранения на складе; ра — давление в банке прн охлаждении ее до
температуры хранения на складе.
254
Поскольку первоначальное парциальное давление воздуха р/
можно считать практически неизменным, а упругость водяных па-
ров прн охлаждении рп"' меньше упругости водяных паров прн
закатке р„, то очевидно, что давление в охлажденной банке бу-
дет меньше атмосферного и, таким образом, в хранящейся на
складе консервной банке должен быть вакуум.
Поскольку в технике вакуум часто трактуется не как давле-
ние ниже атмосферного, а как недостача данного пониженного
давления до атмосферного (в подавляющем большинстве слу-
чаев шкалы вакуумметров дают значения именно вакуумметрн-
ческой высоты, т. е. разности между атмосферным и данным
пониженным давлением), то искомый вакуум можно определить»,
вычтя из уравнения (73) выражение (87)
__ Рп' + Рв* = 0.1
Рп" 4- Ръ = Ро
Рп - Рп" =0.1 — Рп 
Г=Рп'-дГ,	(83>
где В7 —вакуум, выраженный через разность межд) атмосферным давлением
в данным пониженным.
Наличие вакуума в банке имеет положительное значение в
нескольких отношениях.
Во-первых, при наличии вакуума донышки банок оказывают-
ся несколько вдавленными внутрь перевесом атмосферного дав-
ления над внутренним, а втянутые концы являются первейшим
визуальным признаком доброкачественности консервов. Конеч-
но, этот внешний признак не дает стопроцентной гарантии до-
брокачественности консервов, ибо порча может происходить и
без газообразования, вызывающего вздутие концов (например,
скисание). Но чаще всего биологическая порча вызывает бом-
баж банок, н отсутствие его указывает на доброкачественность
данного консерва.
Во-вторых, прн перевозках консервов через жаркие климати-
ческие пояса нлн прн хранении нх при повышенных темпер’ату-
рах в банке может возникнуть повышенное (выше атмосферно-
го) давление. Если в остывшей банке не было вакуума, то го-
ризонтально расположенные концы ее вздуются, в ней воз-
никнут напряжения из-за внутреннего давчения и давления на-
ружного. со стороны банок и ящиков, находящихся над данной
банкой. Это небезопасно для прочности консервных банок.
Если же концы остывших банок благодаря вакууму оказы-
ваются несколько втянутыми внутрь, то прн повышении темпе-
ратуры хранения и, следовательно, давления в банке, концы ее
не вздуются, а только распрямятся, т. е. сделаются плоскими,
и нежелательные напряжения не возникнут. Вот почему ваку-
ум в охлажденных консервных банках должен быть как можно
больше.
Формула (88) позволяет сдечать следующие выводы.
255
вакуум в жестяной таре прн охлаждении ее после стерили-
зации равен разности между упругостью водяных паров при
за катке и охлаждении;
чтобы увеличить вакуум н* банке при охлаждении, нужно
стремиться к увеличению р„', т е., иначе говоря, максимально
увеличивать температуру продукта прн закатке. Влиять на ве-
личину вакуума путем регулирования величины р/" практически
невозможно, поскольку в условиях нормального хранения темпе-
ратура консервов, а следовательно, н ра'" может изменяться в
весьма небольших пределах.
Пример. Температура продукта при закатке 45 °C, стерилизация прово-
дится при 116 °C, температура прн хранении консервов на складе 17 °C. On-
pt тс нить давление, которое развивается в таре прн стерилизация в откры-
тьл аппаратах я в автоклавах, и вакуум в банках прн хранении на складе.
По справочным таблицам ра' прн 45 °C составляет 0,01 МПа,
= 0.18 МПа (прн 116 °C) н ра'” прн 17 °C —0,002 МПа.
Избыточное давление в таре при стерилизации в открытых аппаратах
определяем по формуле (85): ря=рп"—ри'=0,18—0,01—0,17 МПа; прн сте-
рилизация в автоклавах — по формуле (84): р««>0,1—0,01=0.09 МПа.
Вакуум в таре прн хранении на складе определяем по формуле (88):
W 0,01—0,002'-'0.008 МПа, нлн 0,008-7500= 60 мм рт. ст. по вакуумметру.
Если теперь повысить температуру продукта прн закатке до 89 °C (прн
этом рп'=0,07 МПа), сохранив остальные условия теин же. то избыточное
давление прн стерилизации в открытых аппаратах составит 0.18—0,07=
— 0.11 МПа; прн стерилизации в автоклавах 0,1—0,07=0,03 МПа; вакуум
в тзре прн хранении на складе IF=0,07—0,002 =0,068 МПа, илн 0,068-7500=
—510 мм рт. ст.
Из этих примеров видно, что чем выше температура продук-
та прн закатке, тем меньше избыточное давление в таре при
стерилизации и тем больше вакуум в ней прн охлаждении.
Тут же необходимо напомнить, что повышение температуры
продукта прн фасовке и закатке весьма благотворно отражается
не только иа физическом параметре процесса —давлении, но и
на параметрах, обеспечивающих нужную степень стерильности
консервов. Так, чем горячее продукт при фасовке, тем ниже бу-
дет его начальная обсемененность, а следовательно, тем мень-
ше будет микроорганизмов в конце стерилизации. С повышени-
ем начальной температуры сокращается также время, необхо-
димое для проникновения теплоты в глубь продукта.
В то же время бывают случаи, когда наличие высокого ва-
куума в таре вызывает нежелательные явления, осложняющие
нормальное проведение технологического процесса. В основном
это относится к фасовке очень горячих продуктов в крупную
жестяную тару, как это практикуется, например, при консерви-
ровании томатной пасты методом так называемого «горячего
розливаэ. Этот метод заключается в том, что пасту перед фасов-
кой нагревают до 95 °C и после фасовки в 10-килограммовые
жестяные банки н закатки оставляют для самопроизвольного
остывания на воздухе, не прибегая к стерилизации в автокла-
вах. Считают, что благодаря высокой температуре продукта при
фасовке начальная обсемененность его невелика, так что при
25G
длительном остывании большой массы продукта будет происхо-
дить «самостернлизация» той незначительной по количеству
остаточной микрофлоры, которая имелась в таре в момент за-
каткн.
Конечно, консервирование путем тепловой стерилизации, не
требующей применения специальной аппаратуры, представляет
опредетенные удобства для производства, хотя качество продук-
ции несомненно страдает нз-за того, что высокая температура
в банке поддерживается в течение суток н даже больше. Опыты
показывают также, что хотя в глубине продукта достигается
примерно 10-кратный избыток летальности, периферийные слои
не всегда получают достаточный стерилизующий эффект. Тем
не меиее такой способ консервирования томатной пасты широ-
ко применяется на консервных заводах.
Таким образом, необходимая степень стерильности при дан-
ном методе консервирования достигается за счет высокой тем-
пературы продукта при фасовке. При этом происходит глубокое
эксгаустнрование, н воздух почти полностью удаляется нз бан-
ки. По этой же причине при остывании, благодаря конденсации
водяных паров, в банке создается высокий вакуум, а так как
площадь поверхности банки 15 велика (составляет приблизи-
тельно 2450 см2), то возникает большой перевес наружного ат-
мосферного давления над внутренним, порядка 2000 кг. Из-за
этого боковая поверхность банок вдавливается внутрь, что
ухудшает нх внешний вид и создает опасность нарушения герме-
тичности швов. Такой вид брака получил название вакуумной
деформации.
Для предупреждения вакуумной деформации приходится
пользоваться банками специальной конструкции, в которых при-
меняются крышки с выгнутым наружу (выпуклым, ^обратным»
ло отношению к обычным крышкам) рельефом, а корпус уси-
лен дополнительными ребрами жесткости. Такой рельеф позво-
ляет крышкам относительно глубоко вдавливаться внутрь, сжи-
мая оставшийся воздух н повышая тем самым внутреннее дав-
ление. Благодаря этому вакуум в банке снижается, перевес на-
ружного давления над внутренним становится не столь значн-
течьным и вакуумная деформация несколько ослабляется, хотя
полностью предотвратить ее н этой мерой не удается.
С явлением вакуумной деформации приходится считаться не
только при фасовке продукта в очень крупную жестяную тару,
какой является банка 15 объемом 8880 см3, но и в меньшие по
размеру банки, например банки 14 объемом 3030 см3 н даже
банки 13 объемом 895 см3. Исследования показали, что пре-
дельные температуры фасовки, при которых еще не возникает
вакуумная деформация, зависят от размера тары (диаметр бан-
ки и ее высота) и толщины жестн. По данным О. М. Шаповало-
вой примерные критические значения вакуума №кр, который
«выдерживают» различные по размеру и толщине жестн банки,
можно вычислить по трансформированной формуле Мизеса, ис-
17_9пк	257
пользуемой для расчета устойчивости тонкостенных цилиндри-
ческих оболочек:
259£6»
*” “ М Vd/в •	„
где Е— модуль Юнга. £=2,110‘ кг/см1; в — толщина жести, мм; I — вы-
сота (внутренняя) банки, мм; d— диаметр (внутренний) банки, мм
Экспериментальные данные предельно допустимых темпера-
тур фасовки н значений вакуума, прн которых еще не возника-
ет вакуумная деформация, близкие к рассчитанным по этой
формуле, приведены в табл. 26.
Из приведенных данных ясно, что проблема устранения ва-
куумной деформации жестяных банок, наполняемых горячим со-
держимым, пока существует н требует своего решения.
Были предложены следующие технологические приемы пред-
упреждения вакуумной деформация: вакуумная дегазация про-
дукта перед фасовкой, принудительное охлаждение паровоздуш-
ной смеси в незаполненном пространстве банки перед гермети-
зацией, создание вв незаполненном пространстве герметизиро-
ванной банки избыточного давления.
Вакуумная дегазация продукта заключается в том, что пе-
ред поступлением в наполнитель продукт проходит тонким сло-
ем через вакуумную камеру с небольшим разрежением (оста-
точное давление порядка 90 кПа), где нз массы пюреобразной
консистенции удаляются паровоздушные включения. Благодаря
невысокому значению вакуума охлаждения продукта не про-
исходит.
Принудительное охлаждение паровоздушного пространства
банки, не отражающееся на интегральной температуре продук-
та, производится путем обдува продукта в байке потоком воз-
духа с помощью вентилятора. Прн этом воздушный поток на-
правляется перпендикулярно поверхности продукта со скоростью
0,8—1,0 м/с в течение 10 с.
Производственные испытания показали, что совместное при-
менение этих двух методов позволяет предупредить вакуумную
деформацию банки 14 с томатной пастой.
Нужно сказать, что эти два метода—дегазация н обдув —
применимы, в основном, для продуктов густой консистенции н
Таблица 26
Типорсзмер б.нкв	Толщина жести, мы	Предельно допусти- мые температуры фасовки, “С	Критическое зна- чение вакуума Г„,. кПа
13	/ 0,22	85	54,5
	1 0.25	90	76.4
тд	( 0,25	85	55,7
	1 0,28	88	92.1
	J 0.28	85	26,5
1Э	1 0,36	90	42,3
258
малоэффективны для жидких продуктов типа натуральных со-
ков илн соков с мякотью.
Более универсальным и перспективным является метод пре-
дупреждения вакуумной деформации путем создания в незапол-
ненном продуктом пространстве герметизированной банки из-
быточного давления, снижающего образующийся прн охлажде-
нии вакуум.
Для этого, по предложению Б. Л» Флауменбаума, Ф. И. Ко-
гана, О. В. Непомнящего и О. М. Шаповаловой, в банку с про-
дуктом, фасованным при высокой температуре, перед гермети-
зацией вносится газообразующее вещество — гндрокарбонат
натрия NaHCO3 (пищевая сода). Прн химическом взаимодей-
ствии с органическими кислотами продукта NaHCO3 разлага-
ется, генерируя диоксид углерода (СО2) в замкнутом объеме
герметизированной тары. В результате образующийся в про-
цессе охлаждения вакуум полностью илн частично компенсиру-
ется давлением образовавшегося СОа-
Как показали подтвержденные экспериментами расчеты, по-
вышение остаточного давления в банке до безопасного уровня
(выше 60 кПа) достигается прн дозировке NaHCO3 порядка
0,5 г на банку 14 и 1,5 г на банку 15. Сода вносится в банки
не ранее чем за 10 с до их закаткн.
Важно соблюдать точность дозировки NaHCO3, так как прн
недостаточном количестве гидрокарбоната повышение остаточ-
ного давления окажется недостаточным для предупреждения
деформации, а при избытке вносимого в банку NaHCO3 может
возникнуть слишком большой перевес внутреннего давления над
наружным, вызывающий деформацию (вздутие) концов банки
с образованием складок («птичек»).
Влияние теплового эксгаустирования на давление в стеклян-
ной банке при стерилизации. Ранее было показано, что для
стеклянной тары при большой степени наполнения изменение
давления воздуха может оказаться преобладающим фактором в
суммарном значении избыточного давления в банке, тогда как
для жестяной тары этот фактор почти не имеет значения.
Однако, если максимально увеличить температуру продукта
прн закатке и, таким образом, увеличить р„я то уменьшится со-
множитель 0,1— р„' выражения (82) н при рп'=0,1 все выраже-
ние (82) обратится в нуль. Таким образом, если закатать стек-
лянную банку прн температуре продукта 100 °C, то давление в
ней будет ие больше, чем в жестяной, и не будет превышать
давления в автоклаве. Из этого видно, какое большое значение
при использовании стеклянной тары может иметь тепловое
эксгаустирование.
МЕХАНИЧЕСКОЕ ЭКСГАУСТИРОВАНИЕ
Механическое эксгаустирование представляет собой удале-
ние воздуха из тары механическим путем с помощью вакуум-
закаточных машин.
17*
2v9
Влияние механического эксгаустирования на давление в же-
стяной таре. Если обозначить величину механического вакуума,
создаваемого в банке в момент закатки, через W7 (имея в виду
недостачу пониженного давления до атмосферного), то давле-
ние в байке будет
Рп' + л' = 0.1-Г.	(89>
При стерилизации давление в байке составит
Рп* + Р.'=Рс-	(90)
Вычтя из выражения (90) выражение (89), получим
Рс—0,1 W = Рп' — рп',
НЛП
Pc-O.I-Pn'-fPn'+lF).	(91)
Выражение (91) характеризует избыточное давление в жес-
тяной таре, укупоренной на вакуум-закаточиой машине, прн сте-
рилизации в открытом аппарате. При стерилизации же в авто-
клавах выражение (91) преобразуется:
Рс = Рп +0,1 — (pD‘ U"),
Рк = Рс —Ра=о,1 —(Рп'Н-Г)-	(92)
Из формулы (92) следует, что для уменьшения избыточного
давления в банке при стерилизации нужно стремиться к макси-
мальному увеличению суммы рп'+№.
Здесь могут возникнуть следующие вопросы: каков предел
суммы p„-\-W ji можно ли стремиться одновременно к увеличе-
нию рп н И7?
Допустим, механический вакуум при закатке составляет по
вакуумметру 550 мм рт. ст., а температура продукта 81 °C. Что
произойдет в момент закатки? рп', соответствующее температу-
ре 81 °C, равно 0,05 МПа. Давление же воздуха в камере за-
каточной машины 760—550=210 мм рт. ст., или 0.028 ЛА Па. т.е
значительно меньше упругости водяных паров над продуктом.
Следовательно, в момент закатки произойдет мгновенное вски-
пание продукта и вследствие этого быстрое охлаждение до та-
кой температуры, при которой упругость водяных паров ие пре-
вышает давления воздуха над ними, — 0,028 МПа, т. е. до
68 °C.
Такого положения, т. е. потери части продукта из-за выпа-
ривания и сопутствующего быстрому вскипанию разбрызгива
ния с последующим охлаждением продукта, допускать не сле-
дует. Поэтому давление водяных паров над продуктом в мо-
мент закатки ие должно быть больше давления воздуха в ка-
мере закаточной машины и, следовательно, между этими вели-
чинами должна существовать следующая зависимость:
Pn'sUO.l-Г).	(93)
F^(O.I-Pn')	(94)
260
Пользуясь выведенными соотношениями, можно решать задачи следую-
щего типа.
Задача I. Величина механического вакуума в камере вакуум-закаточной
машины равна 0,079 МПа (по вакуумметру 600 мм рт. ст.). Какая макси-
ма зьная температура продукта допустима прн закатке’
По формуле (93) рп'=0.1—0.079-0,021 МПа, что соответствует темпера-
туре 60 ®С.
Примечание. Естественно, что 60°C — в данном случае предетьная
температура продукта при закатке Желательно не доводить продукт в точ-
ности до этой температуры, чтобы не допустить вскипания.
Задача 2. Температура продукта при закатке 85°C. Какой глубины ме-
ханический вакуум можно допустить в камере закаточной машины?
По формуле (94) W «0.1—0.06=0.04 МПа. или около 300 мм рт. ст по
вакуумметру.
Из выражений (93) и (94) следует, что (рп'+ U7)c0.1, т. е.
что пределом суммы рп' и № является одна атмосфера, или
0,1 МПа. Из этого вытекает, что увеличивать одновременно
р„ и W можно лишь до тех пор, пока сумма их ие достигнет
0,1 МПа, после чего увеличение одного нз этих факторов может
идти только за счет уменьшения другого.
При рп'-|-№=0.1 избыточное давление из выражения (92)
оказывается равным нулю, т. е. при этом достигаются наиболее
благоприятные условия, когда нет никакого превышения давле-
ния в банке над давлением в автоклаве. Без применения меха-
нического вакуума такой результат можно было бы получить
при условии, что температура продукта при закатке составляет
100 °C, что практически невыполнимо (см. выражение 84).
Таким образом, механический вакуум представляется как
величина, дополняющая тепловое эксгаустированне. Однако воз-
никает вопрос, какая из этих величин является основной, а ка-
кая—дополнительной, и нельзя лн ограничиться одним лишь
механическим эксгаустированием, не прибегая к специальному
подогреву продукта перед фасовкой, ведь величину р» всегда
можно «дополнить» величиной W так, чтобы их сумма была рав-
на 0,1? Чтобы ответить иа этн вопросы, необходимо вспомнить
о факторах, приведенных в гл. 6.
Во-первых, если учесть, что максимальная величина меха-
нического вакуума, которая достигается в камере вакуум-зака-
точных машин, ие превышает обычно 0,086МПа (650 мм рт ст.),
то для соблюдения равенства pn'+ W7=0,1 необходимо, чтобы
Рл/=0,1—0,086 = 0,014 МПа, т. е. чтобы температура продукта
была около 54 °C. Между тем, как уже отмечалось, без спе-
циальных мер ие удается получить среднюю температуру про-
дукта при закатке выше 40—45°C. Таким образом, с этой точ-
ки зрения некоторое тепловое эксгаустирование необходимо.
Во-вторых» если принять, что с учетом явления вакуумного
расширения можно использовать механический вакуум порядка
всего .тишь 400 мм рт. ст. (0,053 МПа), то, чтобы сумма рп'+
4-И7=О,1, упругость водяных паров над продуктом должна со-
ставлять ие менее 0.1—0,053 = 0,047 МПа, что соответствует тем-
пературе продукта при закатке порядка 80 °C. Отсюда ясно,
261
что тепловое эксгаустнрование не только желательно, но и необ-
ходимо, так как величина механического вакуума ограничена
свойствами продукта.
Наконец, вводя поправку на явление вакуумного поглоще-
ния и приняв Лв.п=0,5, получим с помощью соответствующих
расчетов, что для соблюдения минимального превышения дав-
ления в банке над давлением в автоклаве необходима темпе-
ратура около 90 °C. Отсюда^ необходимость теплового эксгаусти-
роваиия становится совершенно неоспоримой.
Все эти соображения приводят к выводу о том, что в общем
комплексе мероприятий, направленных на уменьшение давления
в консервной таре при стерилизации, основным может быть теп-
ловое эксгаустнрование, а механическое может служить только
в качестве дополнения к нему.
Посмотрим теперь, какое давление будет в механически экс-
гаустнроваиной жестяной банке после охлаждения.
Исходя нз соображений, изложенных в предыдущем разде-
ле, и пользуясь теми же обозначениями, получим
Po' + /V = 0,l — W,	(95)
Ра" 4" Рн* *= Ра»	(96)
Обозначив 0,1—ро (вакуум в банке при охлаждении) через
W', .получим прн вычитании (96) иэ (95):
F' —1Г-=ри' —рп*,
V'-fal' + Ю-йГ-	(97)
Из формулы (97) видно, что вакуум в остывшей жестяной
банке, прошедшей механическое эксгаустнрование, равен раз-
ности между суммой рп'4-W7 и рп'". И чем больше сумма
р/4-^, тем больше конечный вакуум. Пределом же суммы яв-
ляется, как указывалось, 0,1 МПа.
Влияние механического эксгаустировання на давление в
стеклянной таре при стерилизации. Избыточное давление в
стеклянной таре, укупоренной под разряжением W. можно вы
числить по формуле
V.T,
й. = [0,1 -(р/ + Г)] -фЛ-.	{98)
При условии, что рп'-Ь№=0,1, выражение (98) обращается в
нуль. Однако в действнтельноетп для многих консервов не уда-
ется добиться того, чтобы сумма рп'+^ равнялась 0,1 МПа.
Как уже отмечалось, для большинства двухкомпонентных кон-
сервов, состоящих нз плодов и сиропа, овощей н рассола, она
составляет всего около 0,01 МПа. Если принять, что окончатель-
ный вакуум с учетом явлений вакуумного расширения и ваку-
умного поглощения составляет 0,026 МПа, то сумма р/4-IF
будет равняться 0,036 МПа.
262
Подставив эти значения в формулу (98) для приблизитель-
ного расчета избыточного давления в стеклянной банке, стери-
лизуемой при 116 °C, получим
Л = (0.1 — 0,036)-2,67-1,2 = 0,2 МПа.
Сравнивая полученный результат с данными из соответству-
ющего примера (рн=0,28 МПа), можно сказать, что для мно-
гих консервов механическое эксгаустнрование не может пред-
охранить от возникновения высокого давления в стеклянных
банках прн стерилизации. Только тепловым эксгаустированнем
можно добиться максимального увеличения р/Ч-В7» и, значит,
уменьшения давления в таре.
Исходя из того, что удаление воздуха из консервной банки до ее гер-
метизации представляет немалые трудности, Г. Е. Молдавский предложил
способ, позволяющий удалять воздух нз уже закатанной стеклянной банки
во время стерилизации. Этот способ, основательно исследованный Л. Р. Иб-
рагимовой, требует применения особых крышек с дугообразными просечками
на уступе боковинки. При просечке щелей над резиновым кольцом н крышке
формируетси обратный клапан (рис. 63). Поле венчика крышки со щелевид-
выми просечками прн стерилизации и возникновении давления в банке от-
жимается вверх, отставая от верхнего край резинового кольца. При этом
паровоздушная смесь получает возможность выйти через эти щели наружу.
Поэтому при стерилизации укупоренных такими крышкам в банок в воде на
поле венчике крышки видны пузырьки выделяющегося газа. Вот почему та-
кой процесс можно назвать «самоэксгаустированнем». Поскольку воздух
имеет возможность выходить из банки, давление в ней увеличивается незна-
чительно— иа столько, чтобы сработал клапан затвора, но не иа столько,
чтобы сорвало крышку. Практически давление открытия клапана составляет
0,03—0,06 МПа, т. е. меньше критического давления ва срыв крышки с гор-
ловины банки.
При охлаждении же поле крышки с просечками садится иа свое место,
снова прилегая к резиновому кольцу, н герметизирует банку, игран, таким
образом, роль обратного клапана. При этом в момент закрытия клапана и
банке еще существует подпор ие меньше 0,015 МПа, что характеризует на-
дежность герметизации банки, исключающую подсос окружающего воздуха
внутрь тары при охлаждении.
В процессе самоэксгаустнрования нз большинства плодов удаляется
80—90% находящегося в ннх воздуха, из яблок — до 60%. Глубина вакуума
в самоэксгаустируюшей таре находится в пределах 0,025—0,065 МПа и, в
отличие от обычной тары, зависит в основном
от температуры стерилизации и не зависит от
условий фасовки продукта.
Несмотря иа стравливание давления в
банке через обратный клапан щелевндяого
затвора крышка в случае порчи консервов при
хранении остается вздутой. Поэтому визуаль-
ный контроль микробиологической порчи по
бомбажу возможен в такой же мере, как и в
отношении консервов в обычной таре.
Таким образом, совмещение в одном про-
цессе пастеризации и эксгаустированин с по-
мощью «дышащей» тары позволяет решить
проблему пастеризации консервов в стеклин-
воЙ таре в непрерывнодейств^ющнх аппара-
тах открытого типа в осуществить техниче-
ское перевооружение пастеризационных стан-
ций консервных заводов.
Рис. 63. Щелевндная «ды-
шащая» крышка дтя само-
эксгаустируемой тары
263
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОТИВОДАВЛЕНИЯ
Как отмечалось, эксгаустирование является эффективным
средством предупреждения возникновения высокого давления в
таре при стерилизации, однако практически этой мерой ие всег
да можно воспользоваться. Скажем, применение механического
эксгаустирования ограничивается недостаточным выпуском ва
куум-закаточных машин (к тому же и производительность их
невелика). Не выпускаются и тепловые эксгаустеры, пригодные
для удаления воздуха из жестяных банок. Поэтому тепловое
эксгаустироваш^е можно осуществить только для гомогенных
пищевых продуктов, притом жидкой или пюреобразной коней
стенции, прокачивая их перед фасовкой по трубам теплообмен-
ников. При этом температуру продукта в байке перед закаткой
можно довести до 85—95 °C и добиться, следовательно, эффек-
тивного эксгаустирования. Таким образом, тепловое эксгаусти-
рование можно в основном реализовать методом «горячей фа-
совки».
К сожалению, номенклатура пищевых продуктов, которые
можно фасовать в горячем виде, не столь уже обширна. Это —
фруктовые соки и пюре, томатный сок, овощная икра. Основной
же ассортимент консервируемых пищевых продуктов фасуется
в «холодном» состоянии, т. е. при температуре ие выше 40—
50 °C. Это — компоты, натуральные двухкомпоиентиые консер-
вы типа «Зеленого горошка», овощные и фруктовые маринады,
рыбные консервы, мясные типа «Тушеного мяса», овощные за-
кусочные и т. д. Поэтому возникающее в реальных условиях
стерилизации избыточное давление превышает в ряде случаев
допустимый уровень, выше которого жестяные банки деформи-
руются, а стеклянные разрушаются либо с горловины их сры-
вается металлическая крышка.
Для предупреждения такого вида брака консервов при сте-
рилизации, как уже отмечалось в гл. 7, в аппаратах приходит-
ся тем или иным путем создавать с помощью сжатого воздуха
или воды так называемое «противодавление», или «сверхпаро-
вое» давление, которое, не повышая температуры стерилизации,
компенсирует возникающее в таре слишком большое избыточ-
ное давление. Уровень этого противодавления зависит от ряда
причин, и прежде всего от материала тары.
Противодавление при стерилизации консервов в жестяной
таре. Как отмечалось выше, избыточное давление, возникающее
в жестяной таре при паровой стерилизации в автоклавах, не
слишком велико — оно, как правило, ие превышает 0,09—
0.1 МПа Одиако и этого относительно невысокого уровня бы-
вает порой достаточно, чтобы вызвать необратимую деформа-
цию концов, которые вздуваются и после охлаждения ие садят-
ся самопроизвольно в первоначальное положение.
Как показала А. А. Титова, критические значения допусти-
мого давления зависят от размера банок (их диаметра), тол-
264
Таблица 27
Реальное избыточное дан-
ленке. рм. МПа
0.09—0.10
0.03-0,07
Допустимое давление (в МПа) при фасовке
в банки из жестн Л»
"22	|	25 j 26	| Зо"
Холодная фасовка в банки 9 (d—72,8 мм)
0,08	0.10	0.12	—
То же. в банки 3, 8. 12, 13 (d=99 мм)
0.04	0,05	0.055	0,06
Горячая фасовка в банки 9
0,18	0.20	0.23	—
То же, в банки 3. 8, 12. 13
0.10	0.12	0,13	0.16
шины жести и условий фасовки. Чем меньше диаметр банки,
больше толщина жести и выше температура продукта при фа-
совке, тем больший уровень избыточного давления при стери-
лизации жестяных банок можно допустить.
Влияние диаметра концов банок и толщины жести понятно и не требу-
ет особых пояснений. Температура же продукта прв фасовке влияет на
величину вакуума, образующегося в банке прн остывании ее после стерн-
лнзацнн Чем выше температура продукта при фасовке, тем выше будет
вакуум в таре при охлаждении А при высоком вакууме концы перевесом
наружного атмосферного давления над остаточным внутренним втягиваются
внутрь и садятся в первоначальное положение легче, чем это происходит прн
холодном содержимом, когда приходится полагаться только на упругие
свойства жести.
Сопоставляя данные А. А Титовой о допустимом критичес-
ком давлении с реально возникающим при тех илн иных усло-
виях избыточным давлением, можно принимать решения о не-
обходимости и уровне требуемого в процессе стерилизации про-
тиводавления в автоклаве (табл. 27).
Как видно из приведенных данных, применение противодав-
ления необходимо практически во всех случаях холодной фасов-
ки продукта, так как при этом
допустимое давление меньше
0,1 МПа.
Противодавление при стери-
лизации консервов в стеклян-
ной таре. Как уже отмечалось,
прочность укупорки стеклян-
ных банок металлическими
крышками зависит от величи-
ны давления в таре, которое
находится примерно и а уров-
не 0,07 МПа. При превышении
этого уровня крышки срыва-
ются с горловины тары. Меж-
Т,*МН
Рнс. 64 Кинетика давления в стек-
лянной таре прн температуре стери-
лизации 100 °C. температуре фасов-
ки 21 (/, 2, 3) и 80 “С (#) н степени
наполнения:
I - 0.65 2 — 0.92: 3 — 0.94. 4 — 0.94
265
ДУ тем избыточное давление, развиваемое в стеклянной таре,
как правило, выше этого критического значения, даже если
консервы стерилизуют только прн 100 °C. Особенно резкие
«скачки» давления возможны при высокой степени наполнения
тары, что на практике встречается довольно часто. На рнс. 64
показана кинетика давления в стеклянной бутылке вместимо-
стью около 500 см3 прп температуре стерилизации 100°C (фа-
совка при 21 °C). Из рисунка видно, что даже прн степени на-
полнения ниже обычной (0,85) развиваемое давление достигает
0,12 МПа. При нормальном же наполнении (0,92) давление до-
стигает 0,17 МПа, а при небольшом переполнении (0,94) резко
повышается, доходя до 0,24 МПао При повышении же темпера-
туры продукта при фасовке до 80 °C давление в таре резко па-
дает (0,07 МПа) даже при высокой степени иаполиення банки.
Таким образом, коисервы в стеклянной таре всегда стери-
лизуют с применением водяного или воздушного противодав-
ления. Исключение составляют стеклянные бутылки, укупорен-
ные корончатыми крышками, которые выдерживают избыточ-
ное давление в несколько атмосфер и могут стерилизоваться
прн 100 °C без применения противодавления.
ГЛАВА 10
ТЕХНИКА ТЕПЛОВОЙ
СТЕРИЛИЗАЦИИ КОНСЕРВОВ
В зависимости от того, при какой температуре проводится
стерилизация, какое создается в банке давление и какая имен-
но консервная тара применяется, консервы стерилизуют либо в
открытых аппаратах под атмосферным давлением, либо в за-
крытых аппаратах с применением избыточного давления.
Наиболее универсальным стерилизационным аппаратом, по-
зволяющим осуществлять тепловой процесс под атмосферным и
избыточным давлением с использованием в качестве греющей
среды пара нлн воды, пригодным для стерилизации консервов в
жестяной, стеклянной, полимерной таре любых размеров н алю-
миниевых трубах, является периодически действующий верти-
кальный автоклав марки АВ-2 (двухсеточный) или АВ-4 (четы-
рехсеточный), выпускаемый Батумским машиностроительным
заводом.
СТЕРИЛИЗАЦИЯ В ЗАКРЫТОМ АВТОКЛАВЕ
Автоклав представляет собой вертикальный цилиндрический
стальной котел со сферическими днищем и крышкой (рис. 65).
Верхняя часть автоклава снабжена стальным или чугунным
поясом, имеющим в торцевой части круглую канавку, куда
укладывается промасленная или графитная набивка, служа-
щая для герметизации автоклава прн закрывании крышки.
На крышке автоклаве имеется продувочный краник, кото-
рый служит для выпуска воздуха и пара из верхней части ап-
парата. Под крышкой автоклава установлен кольцевой барбо-
тер для холодной воды.
На корпусе автоклава устанавливается предохранительный
клапан рычажного типа для выпуска излишнего давления
(свыше 0,35 МПа) из автоклава. К цилиндрической части авто-
клава приварена также камера (коробка), в которой установ-
лены термометр н манометр. Камера соединена цилиндричес-
кой трубой с нижней частью автоклава. Такое устройство ка-
меры обеспечивает приток в нее воды из разных мест автокла-
ва и, следовательно, отражение термометром средней темпера-
туры воды в аппарате.
Внутри автоклава, в нижней его части, имеется крестовина
или круг (кронштейны), иа которые ставят сетки (корзины) с
банками. Ниже крестовины установлен кольцевой барботер для
подачи пара или сжатого воздухе.
267
Пар и воздух подаются
снизу автоклава, вода может
удаляться н сверху и снизу,
а подаваться для охлажде-
ния — только сверху. Между
автоклавом и вентилями уста-
навливают обратные клапаны,
пропускающие пар или воду в
одну сторону — от вентиля к
автоклаву.
Подлежащие стерилизации
банки укладывают в цилинд-
рические дырчатые стальные
корзины, называемые иначе
автоклавными сетками. Вме-
стимость сетки около 500 л.
Размер перфораций сеток и
площадь их общего живого
сечения не оговариваются, хо-
тя американские фирмы реко-
мендуют расстояние между
центрами отверстий делать
вдвое больше их диаметра.
При такой перфорации пло-
щадь живого сечення состав-
ляет около 20% площади по-
верхности сеток.
Автоклавные корзины загружаются банками по-разному.
Иногда банки укладывают вручную, правильными концентри-
ческими кругами, заполняя сетку ряд за рядом снизу доверху.
Это очень утомительная физическая работа, требующая мно-
гочасового ритмичного сгибания и разгибания корпуса. Пример-
но такая же процедура повторяется впоследствии при разгруз-
ке сеток с простерилизованиыми банками.
Для автоматической загрузки используются специального
типа автоклавные корзины с дном, которое может перемешать-
ся в вертикальном направлении. Перед началом загрузки дно
устанавливается в положение, когда плоскость его совпадает
с плоскостью стола-накопителя банок. С помощью особого ме-
ханизма банки со стола-накопителя сдвигаются иа тоскость
дна сетки, которая вслед затем опускается на высоту банки.
Сверху кладется металлический лист, служащий приемной пло-
скостью для следующего ряда банок, по за полней ил которого
дно корзины вновь опускается иа высоту банки, и так до тех
пор, пока вся корзина не окажется заполненной.
Когда сетки загружены, их подцепляют иа крюк эЛектро-
тельфера илн мостового крана и загружают в автоклав. Так
же производится выгрузка сеток из автоклава.
Для механизированной выгрузки жестяных банок из авто-
268
Таблица 28
Вместимость тары, см*	Количество ба- нок в сетке	Количество .сеток	Масса консервов в автоклаве. кг
200	900	2	360
500	456	2	456
1000	224	2	448
3000	65	2	390
клавише корзин последние передаются с помощью рольганга к
специальному опрокидывателю, который ставит сетку в такое
положение, прн котором банки высыпаются в приемную ванну,
наполненную водой. Вода смягчает удары падающих банок и
предупреждает образование вмятин. Далее, проходя по транс-
портеру, банки через ориентатор выводятся из машины.
Иногда механизация загрузки автоклавных сеток жестяны-
ми банками производится безмашннным способом. Автоклавные
сетки помещаются в ванну с водой и банки после закаточной
машины скатываются в сетки. При таком способе загрузки
банки заполняют сетку хаотически, навалом, в результате при-
близительно 15% вместимости корзины теряется по сравнению
с упорядоченной укладкой банок концентрическими кольцами.
Вместимость автоклава по банкам зависит от их размеров.
Это, однако, практически не отражается на массе единовремен-
но автоклавируемой продукции (табл. 28).
С другой стороны, цикл режима стерилизации с увеличением
размера банок всегда возрастает, так как формула стерилиза-
ции для банок больших размеров всегда «длиннее», чем для
банок меньшнх размеров. Поэтому удельная массовая произ-
водительность автоклава с увеличением размеров банок пада-
ет. Для примера приведем значения удельной производитель-
ности двухсеточного автоклава по обеденным консервам, фасо-
ванным в банки разных размеров (табл. 29).
Таким образом, с позиций пропускной способности автокла-
ва выгоднее выпускать консервы в таре меньших размеров.
Т а б 1II ц а 29
Вместимость банки, см1	Формула стери- лизации	Цикл стерити- зации с учетом загрузки и вы- грузки, мнн	Массовая вме стнмость авто- клава. кг	Удельная про- изводитель- ность автокла- ва кг/мин
500	25—30—25 120 V	90	456	5, 1
1000	35 50-30 120 JC	125	448	3,6
3000	35 90-35 120 °C	170	390	2,3
269
Таблица 30
Вместимость тары, см1	Продукт	Формула стерилиза- ции	Цикл стери- лизации. МИЧ	Массовая смести честь автоклава кг	Удельная производи- тельность автоклава, кг/мив
200	Сок вино- градные	6—10—15 85°С	41	360	8,8
200	Пюре овощ- ное дли дет- ского пита- ния	15-40-25 120 °C	90	360	4.4
500	Зелены А го- рошек	25-25—25 120 °C	85	456	5,4
500	Паштет мясной	25-80-25 120 °C	140	456	3.3
3000	Сок вино- градный	20—60—20 75 °C	ПО	390	3,5
3000	Сок морков- ный	25-200-30 120 °C	265	390	1.5
Удельная производительность автоклава зависит не только
от размеров тары, но и от термической инерции пищевого
продукта и особенностей его химического состава, которые
также определяют длину формулы стерилизации.
Так, естественно, коротки формулы стерилизации фрукто-
вых соков в мелкой таре, «Зеленого горошка», но длинными
являются режимы тепловой обработки пюреобразных продук-
тов типа консервов для детского питания даже в мелкой таре,
если требуемое значение летальности для них велико. Отсюда
и большой диапазон значений удельной производительности ав-
токлавов (табл. 30).
В качестве греющей среды в автоклавах используют горя-
чую воду и пар, в качестве теплоносителя — пар.
Пар в качестве греющей среды может применяться только
в том случае, когда консервы фасованы в жестяную тару и
должны стерилизоваться при температуре выше 100 °C под
давлением. Прн этом теплоноситель непосредственно передает
теплоту банкам и прогрев их происходит довольно быстро.
Стеклянные банки стерилизуют в автоклавах только водой,
подогреваемой паром, но не непосредственно паром, так как
при соприкосновении паре, имеющего температуру около
150®С, с относительно холодной поверхностью стекла может
произойти термический бой банки. Во избежание этого нуж-
но, чтобы температура греющей среды с самого начала незна-
чительно превышала температуру банки, а ее повышение про-
исходило постепенно. Поэтому для стерилизации стеклянных
банок пар используется только в качестве теплоносителя, пе-
редающего теплоту консервным банкам через греющую среду —
270
воду. Скорость прогрева аппарата и банок при этом меньше,
чем при паровой стерилизации, пар расходуется в значительно
больших количествах и менее рационально (количество тепло-
ты, необходимое для подогрева воды, больше, чем для подо-
грева банок), но зато самый прогрев происходит постепенно и
более равномерно. То же относится и к охлаждению стеклян-
ных банок, которое проводят холодной водой, смешивающейся
с водой, находящейся в автоклаве, в результате чего темпера-
тура среды снижается постепенно, и боя банок не происходит.
Таким образом, сама вода является своего рода буфером как
при нагреваини, так н прн охлаждении, смягчающим резкие
температурные перепады.
Стерилизация горячей водой применяется н для жестяных
банок, если температурный режим находится в пределах до
100 °C, а также в тех случаях, когда жестяные банки стерили-
зуют с применением противодавления, о чем будет сказано ни-
же.
т -ьт £ с {а о,-
СТЕРИЛИЗАЦИЯ В ОТКРЫТОМ АВТОКЛАВЕ
Автоклав обычно используется как закрытый тепловой ап-
парат, работающий под определенным избыточным давлением,
однако в некоторых случаях им пользуются как открытым ап-
паратом, работающим прк атмосферном давлении. К таким
случаям относятся стерилизация консервов в жестяной таре
при температуре, не превышающей 100 °C, стерилизация кон-
сервов, фасованных в узкогорлые стеклянные бутылки, укупо-
ренные корончатыми колпачками, которые держатся на горло-
вине бутылок с большой прочностью — прн стерилизации кон-
сервов в такой таре в создании противодавления нет нужды.
При стерилизации консервов в открытом автоклаве его за-
полняют водой и, пустив пар через барботер, подогревают ее
до“Температуры, на несколько градусов превышающей темпе-
ратуру содержимого банок. Затем загружают сетки с банками
или бутылками и, продолжая подавать пар, в течение времени,
заданного формулой стерилизации, доводят температуру до
температуры стерилизации. После этого вентиль на паровой
трубе прикрывают, чтобы температура стерилизации была по-
стоянной весь период соответствующего этапа формулы, а за-
тем приступают к охлаждению. Вентиль на паровой трубе за-
крывают полностью и пускают в автоклав сверху холодную во-
ду, а снизу, через нижний сливной вентиль, выпускают усред-
ненную воду. Охлаждающую воду нужно обязательно подавать
сверху. Будучи более тяжелой, чем нагретая, она перемещает-
ся вниз, что способствует равномерному перемешиванию слоев
разной степени нагретости и усреднению температуры.
Продолжительность охлаждении также должна уклады-
ваться в соответствующий этап формулы стерилизации.
271
СТЕРИЛИЗАЦИЯ ПАРОМ /Z.
Процесс стерилизации консервов в жестяной таре произво-
дится следующим образом: автоклавные сеткн с баиками^за-
гружгцодся^в__двтоклав, затем крышка его герметически закрыв
вается и начинается подача пара.
В начале прогрева одновременно с подачей пара снизу от-
крывают продувочный краник, находящийся на крышке ав-
токлава, приоткрывают нижний и верхний сливные вентили и
выпускают нз автоклава смесь паре и воздуха. Этот этап сте-
рилизации иосит название продувки н предназначен для уда-
ления из автоклава воздуха, являющегося плохим проводни-
ком теплоты, при наличии которого нельзя осуществить рав-
номерную, во всем объеме автоклава, стерилизацию. Иногда
продувку производят только через верхний краник, но выпуск
части воздуха (а также конденсата)—через нпж'нюю спускную
тРУбу» что улучшает эффективность продувки, поскольку воз-
дух тяжелее пара и быстрее удаляется из автоклава через низ,
чем через верх. Продувка продолжается 5—7 мни и заканчи-
вается, когда из продувочного краника начинает выходить
обильная струя пара, что свидетельствует о полном удалении
воздуха из автоклава. К этому времени термометр на автокла-
ве показывает 100—102 °C. Закрывают продувочный краник и
вентили на сливных трубах и в течение предусмотренного вре-
мени подогрева продолжают равномерно подавать пар, пока в
автоклаве не установится требуемая температура стерилизации.
Обычно период продувки указывается в формуле стерили-
зации отдельно от времени подъема пара и тогда формула
стерилизации имеет вид
а —А —В—С
Т°С
где а—время продувки.
Когда температура стерилизации достигнута, подачу пара
почти прекращают, прикрывая паровой вентиль до 1/4—обо-
рота. Далее следует период собственно стерилизации, в тече-
ние которого необходимую температуру в автоклаве поддержи-
вают постоянной, регулируя ее подачей пара. В период собст-
венно стерилизации за правильностью поддерживаемого ре-
жима следят по показаниям ие только термометра, но и ма-
нометра, так как между температурой и давлением насыщен-
ного пара имеется определенная зависимость, отраженная в
соответствующих термодинамических таблицах. В связи с этим
становится понятным, насколько важно полностью удалить
воздух в период продувки автоклава. Если, например, термо-
метр показывает нужную температуру стерилизации, а мано-
метр — больше, чем это следует по таблице насыщенного во-
дяного пара, то, прежде чем проверять исправность прибора»
2 72
необходимо произвести кратковременную продувку автоклава,,
так как искажение показаний манометра в данном случае мог-
ло произойти из-за наличия воздуха в автоклаве. Для полного
удаления воздуха периодически на короткое время приоткрыва-
ют продувочный краник и сливной вентиль для спуска оста-
точного воздуха.
Той же причиной можно объяснить положение, когда тем-
пература в автоклаве еще не достигла уровня стерилизации,
а давление по манометру уже соответствует тому, которое долж-
но быть при стерилизации. И только тогда, когда манометр
показывает меньшее значение, чем он должен показывать при
данной температуре, следует искать причину в неисправности
обоих приборов и поочередно их проверить.
По окончании периода собственно стерилизации доступ па-
ра в автоклав прекращают и приступают к ох^ажДеин>° нои-
.сервов, которое можно производить разными способами.
!. Охлаждение начинают со ^спуска пзда, для чего приоткры-
вают продувочный краник ил и оОоврем ей ио краник и вентиль
иа сливной трубе. Выпуск пара именно через верхний проду-
вочный краник является обязательным приемом, так же, как
и наличие самого продувочного краника, в качестве одной нз
мер по технике безопасности, ибо прекращение выхода струи
пара свидетельствует о спуске давления в аппарате. Прн от-
сутствии продувочного краника и спуске пара только через
сливные трубы не исключен очень опасный вариант открыва-
ния автоклава, который еще находится под давлением, если,
например, неисправный манометр показывает нулевое давле-
ние.
По мере выпуска пара из автоклава давление в нем падает
и температура понижается. Вначале спуск пара производят
медленно, а к концу этого этапа стерилизации продувочный
краник открывают сильнее н понижают давление в автоклаве
до атмосферного.
Если спуск пара произвести ие постепенно, а сразу, то в результате
быстрого паления давления в автоклаве давление внутри банок резко воз-
растет. что может привести к их деформации и даже разрыву. В этом слу-
чае давление внутри банки превышает давление в автоклаве на столько, на
сколько упругость водяных паров при стерилизации выше атмосферного дав
ления.
Разрыв банок происходит чаще всего по продольному шву. В тех слу-
чаях, когда целость банки сохраняется, может быть нарушена герметнчпосты
продольного и закаточного швов, что приведет впоследствии к порче кон-
сервов нз-за проникновения в банку микроорганизмов нз воздуха. Иногда
из-за слишком сильного вздутия концов жесть настолько растягивается, что
образуется остаточная деформация в виде выпуклой складки на концах,
обращенной своим утлом к закаточому шву. Эта деформация носит назва-
ние «птички». Герметичность таких банок находится под сомнением. Донца
могут также вспучиваться и без образования «птички», но настолько, что да-
же nocie окончательного охтаждения банки не возвращаются в первона-
чальное положение и остаются вздутыми.
Если же спуск пара в автоклаве производить постепенно, давая охла-
диться не только автоклаву. но и банкам, то давление будет понижаться и
18—205
273
в автоклаве и в банках, причем до самого конца спуска вара превышение
давления в банке над давлением в автоклаве останется, но ие будет слишком
большим. Поэтому понижение давления в автоклаве следует производить
-плавно, в полном соответствии с формулой стерилизация.
Когда давление в автоклаве снижено до атмосферного, от-
крывают крышку и подают в автоклав охлаждающую воду. Это
делается для того, чтобы предотвратить излишнее разварива-
ние консервов. Вода подается через верхнюю часть автоклава
и заполняет автоклав доверху. Затем сетки с банками выгру-
жают, банки перетирают, разбраковывают, оклеивают этикет-
ками и сдают на склад.
2. Иногда, чтобы не задерживать аппарат, охлаждение ба-
нок производят вие автоклава, в какой-нибудь ванне с водой
илн под душем. В некоторых случаях, если не опасаются раз-
варивания консервов, банки выгружают из автоклава сразу по
окончании спуска давления и дают им медленно остыть на воз-
духе. Прн этом появляется возможность произвести так назы-
ваемую «горячую браковку» банок, т. е. такой осмотр их, при
котором о герметичности судят по двустороннему вздутию кон-
цов.
Банки с невздутымн концами считают негерметичными и
выделяют в отдельную партию для последующего наблюдения
либо тут же вскрывают и содержимое используют для вторич-
ной переработки (например, фаршированные овощи — для
овощной нкры, мясную тушенку — для производства паштета
и т. п.).
3. Охлаждать жестяные банки после стерилизации паром
можно и сжатым воздухом Для этого по окончании собствен-
но стерилизации в автоклав подают сжатый воздух, увеличи-
вая давление и а 0,08—0,1 МПа, затем пускают воду под дав-
лением, превышающим давление в автоклаве. При этом в ре-
зультате конденсации пара, имеющегося в автоклаве, давление
в последнем начинает быстро падать. Чтобы поддержать дав-
ление в автоклаве прн охлаждении равным давлению прн сте-
рилизации, следует одновременно с подачей первых порций
воды пускать и большие порции сжатого воздуха.
По окончании конденсации пара прекращают подачу сжа-
того воздуха, таХ как по мере заполнения автоклава водой
воздух сжимается и давление в автоклаве начинает расти. По-
дачу охлаждающей воды продолжают, а для снижения избы-
точного давления часть воздуха выпускают через продувочный
краник на крышке автоклава нли через верхнюю сливную тру-
бу. Затем подачу воды прекращают, понижают давление, от-
крывают автоклав и выгружают банки. Этот способ охлажде-
ния позволяет предупредить возникновение опасных дефор-
маций н ликвидировать брак на последнем этапе стерили-
зации.
СТЕРИЛИЗАЦИЯ В ВОДЕ С ПРОТИВОДАВЛЕНИЕМ
Стерилизация консервов в воде с противодавлением исполь-
зуется в случае фасовки консервов в стеклянную тару, неза-
висимо от температурного уровня (т. е. ниже илн выше
100 °C), а также применительно к жестяной таре, если требу-
ется устранить чрезмерное вздутие концов, приводящее к
остаточным деформациям (что бывает при стерилизации круп-
ных банок нли банок, стерилизуемых при высоких температу-
рах).
Как отмечалось рвнее, давление в стеклянной таре при сте-
рилизации больше того, которое прн прочих равных условиях
возникает в жестяной таре. Сопротивление же внутреннему
давлению на срыв крышки с горловины банки относительно не-
велико и зависит от температуры. Так, для стеклянных банок
типа 1-82, укупориваемых обкатным способом, критическое
давление на срыв крышек при 20 °C составляет 0,17 МПа,
а прн 112—115 °C оно уменьшается до 0,07 МПа. Поэтому, ес-
ли ие принять специальных предупредительных мер, то крыш-
ки с банок во время стерьлнзацни будут сорваны и содержи-
мое банки пропадет.
Этн предупредительные меры заключаются в том, что в ав-
токлаве создают прн стерилизации тем илн иным способом дав-
ление, которое равно или превышает давление в банке. Во вся-
ком случае, разница между давлением в банке и давлением в
аппарате должна быть меньше критического значения, при ко-
тором 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 автокла-
ве должна создаваться «горячим» способом — за счет пара,
для обеспечения необходимой температуры стерилизации»
а часть — «холодным» путем, т, е. таким, прн котором давле-
ние в автоклаве увеличивается без повышения температуры
(иначе одновременно росли бы н температура и давление в
банке).
Противодавление в автоклаве может быть создано двумя пу-
тями; подачей в автоклав сжатого воздуха и за счет теплового
расширения воды.
Стерилизация с воздушным противодавлением. Др загрузки
сеток подогревают воду в автоклаве до температуры, превьИГПпи
щей температуру бзнотгс Продуктом на 10—15 °C. Затем сет-
ки 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 па-
ра с воздухом либо одни сжатый воздух с таким расчетом, что-
бы быстро создать необходимое противодавление. Когда тре-
буемое значение достигнуто, подачу воздуха прекращают и в
автоклав пускают (нли продолжают пускать) пар до тех пор.
18*
275
пока не будет достигнута температура стерилизации. Затем па-
ровой вентиль прикрывают и приступают к собственно стерили-
зации.
Противодавление в автоклаве в течение всего периода по-
догрева и стерилизации должно поддерживаться на постоянном
уровне. Величина этого противодавления входит в формулу сте-
рилизации, которая в этом случае имеет вид
А— В— С
Т»С р'
где р—’ противодавление.
Из сказанного вытекает, что, в отлнчне от паровой стерили-
зации, при данном методе стерилизации показания термомет-
ра и манометра ие зависят друг от друга и микробиологическая
сторона процесса может контролироваться только по показа-
ниям термометра.
Если давление повышается сверх установленной величины,
его понижают, выпуская часть воды через сливной вентиль. Ес-
ли давление падает, возобновляют подачу сжатого воздуха.
Во время стерилизации периодически (каждые 15—20 мин)
производят продувку автоклава, выпускай газовую смесь из
верхней части автоклава через боковую сливную трубу и по-
давая снизу смесь пара и воздуха. При этом вода в автоклаве
перемешивается и происходит равномерное распределение тем-
пературы по всему объему аппарата.
Последний этап процесса — охлаждение — осуществляют сле-
дующим 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, пе-
ремешиваясь с горячей, которая выпускается снизу, в резуль-
тате 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 удовлет-
ворительно.
В дурпод охлаждения противодавление должно поддержи-
ваться постоянным, как и во время подогрева н стерилизации.
Лишь по окончании охлаждения закрывают водяной и воздуш-
ным вентили, снижают давление в автоклаве до атмосферного,
открывают крышку и производят разгрузку.
Во время стерилизации или охлаждения уровень воды в ав-
токлаве случайно может понизиться, так что верхний ряд ба-
нок оголится. В этом случае уровень воды нужно восстановить,
подавая воду небольшими порциями снизу (но ие сверху, ина-
че могут лопнуть верхние банки). В связи с этим при стери-
лизации с воздушным противодавлением важно знать местопо-
ложение уровня воды в автоклаве. Для контроля уровня жела-
276
тельио в наивысшей цилиндрической части автоклава устано-
вить пробный краинк.
Нужно сказать, что верхние банки при охлаждении находят-
ся все же в более опасном положен и и, 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. Прн 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 сехкаммь-с банками, герметично
закрывают и подают внутрь воду до тех пор, пока она ие за-
полнит весь автоклав и ие покажется нз 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 уве-
личиться и за счет ее теплового расширения. А так как авто-
клав с самого начала был до отказа заполнен водой, а вода
плохо сжимается, то давление в автоклаве начинает быстро
возрастать и уже прн 70—80 °C может оказаться иа уровне, тре-
буемом по режиму. Поэтому, наряду с подачей пара в барботер
для дальнейшего подогрева, необходимо к этому моменту пре-
кратить повышение давления, удаляя избыток воды через про-
дувочный краник или через верхний вентиль на боковой слив-
ной трубе.
Далее подачу пара прекращают и приступают к собственно
стерилизации, поддерживая постоянными температуру и давле-
ние путем регулирования (в случае необходимости) подачи па-
ра и выпуска воды. К концу периода подогрева давление в ав-
токлаве следует поднять несколько выше требуемого по форму-
ле. 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 ^особен-
ность. которая заключается в том, что малейшие изменения объема воды
в автоклаве резко отражаются на величине давления. Достаточно неболь-
шой утечки воды за счет технически возможных неплотностей соединений в
автоклаве, как давление резко падает, и при подаче небольшого количества
лара давление может так же резко возрасти. Эта особенность связана с
сущностью самого способа, принцип которого на том и основан, что дав-
ление в автоклаве возникает за счет увеличения объема воды в заполненном
доверху аппарате. Резкие колебания давления. которые вполне возможны
прн встречающихся нептотностях в сальниках, набивках и т. п. (не говоря
уже о недосмотрах при обслуживании), могут привести иногда к массовому
браку из-за срыва крышек.
277
Более удобно работать по другому варианту, когда проти-
водавление 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 ие
весь заполнен водой: некоторая часть воздуха в ием («воздуш-
ная подушка») оставлена.
По мере пропускания пара и нагрева воды объем ее увели-
чивается, а объем пространства, заполненного воздухом, в верх-
ней сферической части автоклава уменьшается. Поэтому воздух
сжимается, давление его возрастает и к концу периода подогре-
ва достигает нужной по формуле величины. Прн таком методе
давление в автоклаве повышается очень плавно, а небольшие
изменения объема воды при ее утечке или при подаче пара ма-
ло отражаются иа величине противодавления. Таким образом,
«воздушная подушка» является своего рода буфером, принима-
ющим на себя возникающие в системе колебания давления.
Если к концу подогрева величина давления оказывается не-
достаточной, то в автоклав добавлвют некоторое количество во-
ды под давлением. Стерилизация и охлаждение производятся
так же, как и в предыдущем варианте.
ПАРОВОЗДУШНАЯ СТЕРИЛИЗАЦИЯ КОНСЕРВОВ
В МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ТАРЕ
В ряде случаев консервы в жестяной таре вместимостью 1 кг
и выше или меньшей вместимости, ио в таре нз тонкой жестн,
в особенности, если фасовка произведена прн пониженной тем-
Рнс 66. Термограмма режима стерилиза-
ции консервов в автоклаве
пературе» стерилизуют не
в паровой среде, а в воде
с применением противо-
давления. Однако в связи
с дефицитом на ряде
предприятий воды или
же при наличии воды, вы-
зывающей коррозию на-
ружной поверхности ба-
нок. возникает необходи-
мость изыскания возмож-
ности стерилизации кон-
сервов в жестяной таре
паром с применением
воздушного протнводав-
тения.
Техника стерилизации
консервов в металличес-
кой таре в паровоздуш-
278
ной среде заключается в следующем. После загрузки сеток и
герметизации автоклава производят полную продувку аппара-
та. По достижении 100°C продувочный краник закрывают и од-
новременно с паром начинают подавать через барботер сжатый
воздух небольшими порциями так, чтобы прн температуре
П0”С давление в автоклаве достигло 0,12—0,13 МПа. После
этого подачу воздуха прекращают, а пар продолжают подавать
до достижения к концу этапа подогрева температуры стерилиза-
ции 120°C. Прн таких условиях давление в автоклаве иа этапе
собственно стерилизации составляет 0,18—0,20 МПа. Таким
образом, удается достигнуть «сверхпарового» давления в преде-
лах 0,08—0,10 МПа, что позволяет компенсировать внутреннее
давление в таре н предотвратить деформацию банки.
Следует иметь в виду, что нз многочисленных варвантов паровоздушной
стернлнзацнн только такая техника создания противодавления дает воз-
можность применять воздух при паровой стернлвзацин, ш опасаясь неравно-
мерности прогрева банок. Как видно нз описания, способ этот довольно
прост н единственное переоснащение коммуникации автоклава заключается
в подсоединении линии сжатого воздуха к паровому барботеру.
Помимо схем с ручной регулировкой температуры и давле-
ния существуют также схемы оборудования автоклавов для ав-
томатического управления процессом стерилизации. С этой
целью используют пневматические и электрические программные
терморегуляторы с применением реле времени, звуковой и све-
товой сигнализации, с автоматической записью во времени тем-
пературы и давления. Образец термограммы с записью режима
стерилизации приведен на рнс. 66.
СТЕРИЛИЗАЦИЯ КОНСЕРВОВ В АВТОКЛАВАХ
НОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ
В последние годы на ряде консервных заводов появились новые, более
совершенные конструкции автоклавов отечественного и импортного произ-
водства.
Аппараты с бессеточной загрузкой банок предусматривают подачу их
насыпью, непосредственно в горячую воду. Такой способ загрузки позволяет
в несколько раз сократить затраты труда, ускорить процессы загрузки и
выгрузки, уменьшить расход пара и необходимую производственную пло-
щадь.
Работает аппарат следующим образом. Банки по транспортеру подают-
ся к загрузочному люку и падают в горичую воду. Когда автоклав загру-
жен. воду нз него вытесняют в следующий автоклав, где она также исполь-
зуется только на период загрузки. Таким образом, вода для загрузки ис-
пользуется по замкнутому циклу, а подогревается в имеющейся емкости.
Стерилизация консервов производится ларом, охлаждение — водой с при-
менением воздушного противодавления. Вода для охлаждении консервов в
автоклаве также используется многократно по замкнутому циклу. Емкость
для воды имеет систему охлаждения.
Все операции работы автоклава автоматизированы. Программирующее
устройство — перфокарта — представляет собой диск, на котором перфора-
ционными дорожками закодированы операции наполнения горячей водой н
регулировки ее уровня и слива, подачи пара, удаления конденсата, урав-
нивания давлевия до атмосферного, подачи холодной воды п воздуха, цир-
27g
куляция холодной воды без давления, слива холодной воды, циркуляции
холодной воды под давлением, открытия н закрытия верхней дверцы, сигна-
ла «конец цикла» и остановки программирующего устройства. Электромаг-
нитные вентили, регулирующие процессы, имеют номера, аналогичные номе-
рам дорожек. Продолжительность их работы ограничена длиной дорожек.
Получаемая с помощью самопишущего устройства термограмма аналогична
приведенной на рнс. 66.
Несмотря на ряд удачных конструктивных решений, позволяющих ме-
ханизировать операции по загрузке и выгрузке банок без помощи сеток, ис-
пользовать автоматическое проведение многочисленных этапов процесса сте-
рилизации и охлаждения консервов по заданной программе, в работе бес-
сеточного автоклава имеются и негативные стороны. Дело в том, что подача
пара в автоклав производится сверху, а холодной воды —снизу. Из-за это-
го прогрев консервов не удается осуществить достаточно равномерно. Банки,
находящиеся а конусной части аппарата у нижней дверцы, прогреваются ху-
же всего, так как они наиболее удалены от места подачи пара и первыми
охлаждаются по окончании периода собственно стерилизации. В цилиндри-
ческой же зоне, особенно у места входа пара, консервы получают больший
стерилизующий эффект. Но так как прогрев консервов в бессеточном ав-
токлаве происходит значительно быстрее, чем в обычных вертикальных кор-
зиночных аппаратах, то даже те банки, которые находятся в худших теп-
лофнзнческих условиях, стерилизуются с гораздо большей жесткостью, чем
это требуется по норме. Банки же в цилиндрической части автоклава полу-
чают еще большую (вдвое) дозу летальности. Однако эти недостатки в ра-
боте бессеточного автоклава можно устранить, внеся соответствующие кор-
рективы в регулирующие дорожки перфокарт и изменив технику создания
противодавления в период охлаждения (только сжатым воздухом и водой).
Имеются также вертикальные двухсеточные автоклавы Б6-ИСЛ отечест-
венного производства, в которых автоматизированы процессы собственно
стерилизации, охлаждения с противодавлением и слива воды. Аппарат осна-
щен устройствами для механизации открывания, закрывания и уплотнения
крышки с корпусом посредством гидропривода и байонетного затвора. Кор-
зины для банок предстааляют собой разъемный перфорированный цилиндр,
собранный из двух полуцилиндров (ковшей), шарнирно соединенных между
собой в верхней части с помощью траверсы. При погружении корзины в
разгрузочную ванну с водой имеющиеся в нижней части корзины ролики
входят в специальные направляющие каналы, в корзина раскрывается.
Вместимость одной корзины составляет 1250 банок 3.
Фирма «Любека» (ФРГ) поставляет на рыбоконсервные заводы нашей
страны четырехкорзнночный горизонтальный стерилизационный аппарат пе-
риодического действия с программным управлением процесса. Ведение ре-
жима стерилизации осуществляется в воде. Заданные параметры темпера-
туры и давления поддерживаются автоматически. Особенностью автоклава
«Любека» являются две горизонтально расположенные емкости: стерилиза-
ционная камера и смонтированный над ней котел—бойлер (резервуар для
горячей воды). Подготовка автоклава к стерилизации заключается в том,
что в бойлере подогревают воду до температуры стерилизации, а затем пе-
репускают ее в стерилизационную камеру, загруженную консервами. При
перепускании воды температура ее несколько понижается, но восстанавли-
вается очень быстро, примерно в течение 4 мни. Наличие бойлера позво-
ляет. таким образом, начать процесс сразу с периода собственно стерили-
зации. мннуя фазу подогрева. Это значительно интенсифицирует тепловой
процесс.
Ротационные автоклавы «Ротомат* фирмы «Миттс льхаузер унд Вальтер»
(ФРГ) во многом сходны с автоклавами фирмы «Любека», но позволяют
осуществлять стерилизацию с применением вращения банок с регулируемой
частотой в пределах 4—32 об/мин.
Полуавтоматический стерилизатор «Ротомат» периодического действия,
снабженный программирующим устройством, предназначен для стерилизации
различных консервов прн рабочем давлении до 0.6 МПа и температуре до
140 °C В 4 корзины «Ротомата» помещается, жестяных банок 12— 1152 шт.
230
(662 кг продукта), банок 14 — 300 шт. (896 кг продукта), банок 15 —
108 шт. (918 кг продукта)
Стерн т из а тор состоит из двух горизонтально расположенных котлов.
В ннжнем котле производится стерилизация консервов. Здесь расположен
перфорированный барабан, вращение которого происходит на специальных
направляющих роликах. Внутри котла установлены датчики контактного
термометра—задатчика температуры стернлнзацнн, самописцы, показываю-
щие изменение температуры в зависимости от времени и этапов процесса
стерилизации.
Над нижним коттом смонтирован теплоизолированный бойлер, где ак-
кумулируется нужная для стерн тнзацнн горячая вода.
На передней стенке аппарата расположен шит управления процессом
стерилизации.
В задней части аппарата смонтирована система исполнительных меха-
низмов: насосы, автоматически работающие моторные клапаны, двигатель
вращения барабана, который снабжен вариатором для создания различной
частоты вращения барабана
Подготовка аппарата к работе начинается с подачи воды в бойлер. По-
сле заполнения бойлера на */э водой регулируют давление по паровому ре-
дуктору и открывают паровой вентиль. Далее включают питание шита уп-
равления. на шите на соответствующих приборах задают время стерилиза-
ции (время прогрева-1-врем я собственно стерилизации), время охлаждения,
температуру в бойлере и в ннжнем котле, давление в системе
Закончив подогрев воды в бойлере до нужной температуры, включают
самописцы температуры и давления. Ручку управления автоматического цик-
ла стернлнзацнн устанавливают в положение «Старт».
Банки, загруженные в сетки, устанавливаются на специальные тележки.
После каждого ряда банок прокладывается лист перфорированной стали.
Посзе загрузки четырех сеток в автоклав нх прижимают специальным уст-
ройством, затем закрывают крышку автоклава, прижимая ее плотно к про
кладке с помощью штурвала (прн этом загорается сигнальная лампа).
Процесс стеритнзацнн осуществляется автоматически. Перекачка воды
мз верхнего бойлера в нижний котел (загорается вторая сигнальная лампа)
длится примерно 5—7 мин. Затем включается вращение, постоянное нлн ма
ятниковое н начинается процесс стерилизации (загорается третья сигналь-
ная лампа). Вращение банок происходит «с донышка на крышку».
По истечении времени стерилизации начинается перекачка горячей воды
нз нижнего котла в бойлер (загорается четвертая сигнальная лампа). Затем
в нижний котел начинает поступать холодная вода (загорается пятая сиг-
нальная пампа) н одновременно автоматически открывается вентиль сброса
излишка воды в канализацию.
После окончания охлаждения ручка управления автоматически перево-
дится в положение «Старт» и загорается первая сигнальная лампа. Пример-
но через 5—7 мин посте начала сброса давления можно открыть крышку
автоклава, предварительно открыв воздушный краник на крышке нижнего
котла и убедившись, что в автоклаве нет воды. Сетки с помощью багра вы-
таскиваются на подставленные тележки.
Во время охлаждения и разгрузки автоклава идет подготовка воды в
бойлере к последующей стерилизации. После выгрузки банок автоклав вновь
готов к работе.
Горизонтальные ротационные автоклавы обладают высокими теплотех-
ническими характеристиками, резко сокращают длительность процесса, по-
зволяют стерилизовать консервы в крупной таре, обеспечивают равномерный
прогрев продукта во всем объеме тары, дают возможность добиться очень
высокого качества продукции. В то же время они требхют больших площа-
дей для размещения, чем вертикальные аппараты, дороги, операции загруз-
ки и выгрузки нх не механизированы.
В заключение необходимо отметить, что несмотря на ряд существенных
недостатков (неравномерность температ\рного поля, небольшая производи-
тельность. трудоемкость операций по обслуживанию, периодичность работы,
не рациональное расходование теплоты, потребность в больших площадях для
281
размещения), автоклавы периодического действия, и прежде всего верти-
кальные аппараты типе АВ-2 н АВ-4, по-вядимому, еще долгое время будут
широко применяться в консервном производстве благодаря простоте уст-
ройства я обслуживания, дешевизне я универсальности в отношения типов
я размеров тары, надежности в работе. В то же время повышение мощно-
стей консервных заводов н углубление нх специализация настоятельно тре-
буют создания высокопроизводительных автоматизированных стерилизацион-
ных аппаратов непрерывного действия.
СТЕРИЛИЗАЦИЯ В АППАРАТАХ НЕПРЕРЫВНОГО
ДЕЙСТВИЯ
Непрерывнодействующие стерилизаторы не иашлн еще такого широкого
применения в промышленности, как автоклавы, хотя положительные сторо-
ны их вполне очевидны. Такие аппараты облегчают и упрощают работу об-
служивающего персонала, дают возможность создать высокопроизводите1ь-
ные поточные линии производства консервов с высокой степенью механиза-
ции и автоматизации технологических процессов, сокращают время стери-
лизации аа счет улучшения условий теплообмена, позволяют уменьшить
расход пара и воды, обеспечивают режим стерилизации по времени и тем-
пературе я дают возможность лучше сохранить качество продукции.
Однако они. как правило, сложны по конструкции, громоздки, позволя-
ют стерилизовать банки только одного размера нлн только из одного како-
го-либо материала (главным образом нз жестн), не имеют ступенчатого по-
догрева и охлаждения, дороги, имеют очень сложную кинематику и требу-
ют строгой синхронности при передаче движения, позволяют производить
только открытую стерилизацию, а не под давлением, и т. д.
Особенно сложно в непрерывиодействующих аппаратах осуществить
непрерывный ввод банок в эону повышенного давления при стерилизации
при температурах выше 100 °C н непрерывный вывод их из такой зоны в
атмосферу.
Менее трудной задачей является разработка конструкций непрерывно-
действующих стерилизаторов открытого типа, в которых тепловая обработка
консервов производится прн температурах 100 °C и ниже и которые, сле-
довательно, работают в условиях атмосферного давления.
В аппаратах открытого типа можно стерилизовать все фруктовые кон-
сервы, если, конечно, развивающееся пря этом в банках давление ие пре-
вышает критического значения, угрожающего срыву крышек или разрушению
тары.
Особенно облегчается задача конструирования непреры виодействуюших
аппаратов для стерилизации однородных продуктов типа натуральных или
пюреобразных фруктовых соков, которые можно подвергнуть высокой сте-
пени теплового эксгаустирования путем тепловой обработки в потоке еще
до фасовки в тару и разлить при температуре последующей стерилизации.
В этом случае даже в стеклянной таре никакого избыточного давления не
будет, что ясно при рассмотрении расчетной формулы (79). Поскольку тем-
пература продукта при стерилизации равна температуре при закатке, то
равны, следовательно, и соответствующие упругости водяных паров и
рп'. Значит, избыток давления, могущий возникнуть за счет изменения упру-
гости водяных парой, равен нулю. Что касается выражения	—1J,
характеризующего изменение парциального давления воздуха, то оно тоже
рввно нулю, поскольку	(71—Г,).	в выражении	>—у?
коэффициент 0—1, ибо объем консервов пря такой тепловой обработке, ког-
да продукт в процессе стерилизации не повышает свою температуру, а
только выдерживается прн постоянной температуре, не изменяется.
Таким образом, процесс, который должен быть реализовав в таком ап-
парате, заключается в том, что банки с продуктом, фасованным при темпе-
282
Рис. 67. Схема непрерывнодействующего пастеризатора ОТИПП
нм. М. В. Ломоносова для фруктовых соков:
1 — обдувочпыП вентилятор; 2 — зона водяного охлаждения; 3 —зона яоздуср-
иого охлаждения; 4 — вентилятор; S — зона пастеризации
ратуре 90—95 °C, выдерживаются в аппарате при этой же температуре в
течение времени, достаточного для обеспечения требуемой летальности, а
аатем охлаждаются. Прн этом, поскольку в первой, тепловой, фазе повышать
температуру продукта не требуется, а следует только поддержать ее на
уровне фасовки, защитив продукт от теплопотерь в окружающую среду,
можно сэкономить воду, использовав в качестве теплоносителя воздух. По-
следний, как известно, характеризуется низким коэффициентом теплоотдачи,
но для компенсации теплопотерь он вполне пригоден.
Схема непрерывнодействующего пастеризатора для фруктовых соков,
сконструированного в ОТИПП им. М. В. Ломоносова (Э. Я. Тельяых), пред-
ставлена на рис. 67. Этот воздушно-водяной непрерывиодействующкй пастери-
затор-охладитель для соков представляет собой теплоизолированный короб,
поднятый от пола на швеллерах иа высоту 0,5 м. Внутри короба движется
транспортер (сетчатая лента).
Аппарат разделен на несколько зон: пастеризационную, в которой осу-
ществляется выдержка на транспортере бутылей с соком в потоке горячего
воздуха, нагнетаемого в короб с помощью вентиляторов через паровые ка-
лориферы, и окладительнуто, в которой осуществляется предложенное
Ф И. Коганом комбинированное охлаждение обдувкой наружным воздухом
н орошением проточной водой. В последней зоне — осушительной — охлаж-
денные бутыли с соком вновь обдуваются наружным воздухом. Далее следу-
ет этнкетнровка сухих бутылей и упаковка их в ящики.
Прн комбинированном охлаждении горячие бутыля сначала орошаются
водой, температура которой примерно на 20 °C ниже температуры в пасте-
ризационной зоне, затем следует обдув бутылей наружным воздухом и за-
вершается охлаждение орошением холодной водой.
Таким образом, как принцип работы аппарата, так и устройство его
весьма несложны. Бутыли нлн банки (бутылки) с соком, фасованным пря
температуре пастеризации (например 95 ЪС для соков с мякотью н 85 С
для натуральных фруктовых соков), поступают после закатки па пластин-
чатый транспортер универсального загрузочного устройства, с помощью ко-
торого поступают в зону термостатироваиия (пастеризации), а затем в зоны
Охлаждения и осушения.
Поскольку банки загружаются иа транспортер непосредственно, без
предварительной их укладки в специальные носители, аппарат получает-
ся универсальным в смысле возможности пастеризации банок любых раз-
меров.
Не имеет значения и материал тары. Если, например, стерилизуются
фруктовые сокн в жестяной таре, то отпадает лишь необходимость
в комбинированном многоступенчатом охлаждении: выйдя яз пастернзацнов-
ной зоны, жестяные банки могут сразу орошаться холодной водой и, так
же как стеклянные, осушаться в конце обдувкой наружным воздухом.
Поскольку в цикле тепловой обработки этого аппарата отсутствует по-
догрев и в пастеризаторе осуществляется стационарный тепловой процесс —
выдержка при постоянной температуре, требуемое время пребывания банок
288
1:
в зоне пастеризации ие зависит от их размера и может быть определено по
формуле
1=Л„ к,.
где А„ — норма летальности, установленная для данного вида фруктовых
соков; Кя — переводной коэффициент, соответствующий принятой температуре
пастеризации.
Как отмечалось ранее, для натуральных фруктовых соков Дп = 40 ус-
ловных минут, а для соков с мякотью Ли=100 условных минут.
Так, например, если необходимо пастеризовать виноградный илн яблоч-
ный сок, то, выбрав умеренную температуру пастеризации — 85°C (К«=2.15),
определяют необходимое время термостатировання продуктов: т=40 :2.15=
= 20 мни.
Если же пастеризации подлежит сливовый сок с мякотью и желатель-
но оставить то же время тепловой обработки, тогда, пользуясь формулой
(99), можно сначала найти переводной коэффициент, а затем — соответству-
ющую температуру фасовки. Ла=100:20=5. По таблице находим темпера-
туру — 91 °C.
Несколько необычный вид имеет и формула стерилизации применительно
к такому аппарату Например, формула стерилизации виноградного сока в
трехлитровых стеклянных бутылях имеет вид
20	5	15
85'С ~ 65 °C “5<ВОЗД-)— 20 С 5<возд-)-
Это означает, что бутыли в течение 20 мни обдуваются воздухом, на-
гретым до 85 °C, затем в течение 5 мнн орошаются водой с температурой
65 °C потом 5 мин обдуваются наружным воздухом, 15 мнн орошаются хо-
лодной водой (примерно 20 °C) н в течение 5 мнн осушаются вторичной об-
дувкой наружным воздухом.
Сходную по принципу и конструкции иепрерывнодействующую пастери-
зационную установку А2-КАС изготовил Куйбышевский завод «Продмаш*
по разработкам, выполненным УкрНИИпродмашем в содружестве с
УкрНИИКПом. Установка (рнс. 68) предназначена для пастеризации и
охлаждения с тепловым эксгаустированием различных соков горячего роз-
лива в стеклянной таре без противодавления в непрерывном потоке.
Поскольку намечалось проводить пастеризацию путем обдува банок воз-
духом, нагретым до 105—106 °C, т. е. прн температуре выше температуры
сока при фасовке, с целью снижения давления в таре при пастеризации пре-
дусмотрено тепловое эксгаустнрование банок перед закаткой. Поэтому
банки после заполнения горячим соком (91—92 °C) накрываются крышками
н поступают в эксгаустер, представляющий собой теплоизолированную каме-
ру нагрева с пластинчатым транспортером, с каждой стороны которого на-
ходится по четыре лампы инфракрасного излучения КИ-220-1000 Излучате-
ли расположены на уровне незаполненного пространства с таким расчетом,
чтобы прогревался поверхностный слой сока, крышка и часть боковой по
верхности тары ниже зеркала продукта. Через 15—20 с в тонком (1—2 мм)
слое на поверхности сока начинается кипение. Образовавшиеся лары вытес-
няют воздух нз пространства, не заполненного протуктом. Следует отмстить,
что в процессе инфракрасного эксгаустировання крышка нагревается до
150 °C. что является дополнительным фактором ее санитарной обработки.
По выходе из эксгаустера банки поступают на транспортер закаточной
машины, на которой они укупориваются н затем направляются на транспор-
тер переставнтеля.
Переставнтель служит для перемещения укупоренных банок с непрерыв-
нодвнжушегося транспортера на транспортерную сетку пастеризатора-охла-
дителя.
284
/4JW
Рис. 68. Схема непрерывнодействующей пастеризационной установки
УкрНИИКП — УкрНИИпродмаш А2-КАС:
/ — выгрузочный транспортер; 2 — пастеризатор охладитель; 3 — переставите ль. 4— зака-
точная машина; 5 — эксгаустер; 6 — наполнитель
Пастеризатор-охладитель (рнс. 69) состоит нз транспортирующих орга-
нов /, камеры пастеризации банок горячим воздухом 2, камеры комбиниро-
ванного охлаждения, включающей участок 3 охлаждения банок холодным
воздухом и гидровоздушиой смесью и участок 4 охлаждения водой, вынос-
ного транспортера & и системы автоматики. Все операции осуществляются
в четырех секциях аппарата. Первая секция представляет собой теплоизо-
лированную камеру, в которой производится тепловая обработка банок в
потоке горячего воздуха, направленного снизу вверх. Вторая секция пред-
ставляет собой камеру предварительного охлаждения соков в потоке холод-
ного (цехового) воздуха. Равномерный поток воздуха образован с помощью
воздуховодов. Банки с соком проходят через зону цехового холодного возду-
Рис. 69. Схема пастеризатора-охладителя УкрНИИКП — УкрНИИпрод-
маш
28&
ка, а затем поступают в зону увлажненного воздуха в виде гндровоздушной
смеси. Третья секция образует камеру окончательного охлаждения банок
посредством орошения нх холодной водой. Под транспортерной сеткой рас-
положен сборник для воды. Четвертая секция — это привод, который собран
на раме и смонтирован на ннжнем поясе каркаса секции.
В импортных пастеризаторах-охладителях, например французской фер-
мы «Сифаль» нли венгерских марки ЛУ-3, использован принцип водяного
Орошения как в пастеризационной, так н в охлаждающей зонах. Оба эти
аппарата ие отличаются универсальностью, будучи рассчитаны только на
мелкую стеклянную тару — бутылки вместимостью 02 и 0,5 л.
В аппаратах можно, как правило, осуществить весьма умеренный тепло-
вой режим, в диапазоне 65—75 °C, во всяком случае — не выше 90 °C. Для
фруктовых соков с мякотью этого недостаточно.
Зоны совершенно произвольно разбиты ив неравномерные по длине
участки, что затрудняет маневрирование при разработке новых формул сте-
рилизации, гарантирующих требуемую летальность. Из-за этого, например,
в пастеризаторе фирмы «Сифаль» нельзя поднять температуру в первых
трех зонах нагрева до 80 °C, а четвертую зону превратить в зону охлаж-
дения, tf6o первая и четвертая зоны связаны общей ванной я насосом.
Использование принципа водяного орошения в пастеризационной зоне
снижает температурные возможности аппарата. Температура воды прн оро-
шении на несколько градусов ниже температуры воды в ссАэтветствующей
ванне. Во всяком случае, получить в тепловой зоне температуру орошаю-
щей воды 95 “С невозможно.
, Из не преры в недействующих стерилизаторов, работающих под давлением,
наибольшее распространение в промышленности получили четыре типа ап-
паратов: роторные, конвейерные, гидростатические и пневмогидростэтиче-
ские.
Роторные установки состоят из стерилизатора и охладителя, соединенных
н один агрегат и синхронно работающих от общего привода. Стерилизация
производятся паром. Банки поступают в корпус аппарата через шлюзовый
затвор (турникетный клапан), предупреждающий сброс давления пара в
стерилизаторе. Турникетные клапаны представляют собой роторы, имеющие
по окружности несколько гнезд. Каждое гнездо вмещает одну банку. Попав
на вращающийся ротор стерилизатора, банки проходят в паровой среде по
спиральной направляющей через корпус аппарата. Прн прохождении по
верхней части ротора банки совершают два движения; вращательное вокруг
осн ротора н поступательное вдоль его осн, что осуществляется с помощью
спирали. В нижней части стерилизатора банки катятся по внутренней части
корпуса и совершают три движения: вращательное вокруг собственной оси,
вращательное вокруг оси ротора и поступательное вдоль его осн. Прн вра-
щении банок вокруг собственной оси содержимое их несколько перемеши-
вается. хотя и не столь интенсивно, как в ротационных аппаратах с регули-
руемой частотой вращения. Далее банки автоматически переходят в охза-
дительную часть аппарата, где осуществляется водяное охлаждение с воз-
душным противодавлением. Установки рассчитаны обычно на стерилизацию
банок только одного размера или двух, но мало отличающихся друг от
друга Бзики должны быть тщательно откалиброваны по размеру н массе,
иначе они заклиниваются турникетными клапанами, что вызывает перебои
в работе и приводит к браку консервов.
Конвейерные стерилизаторы выпускаются фирмой «Мэзер эид Плэтт»
(США). Стернчизацноииая установка включает стерилизатор и охладитель,
работающие под давлением, и атмосферный охладитель оросительного типа.
Стерилизатор и охладитель представляют собой прямоугольные сталь-
ные камеры. Перемещение банок внутри камер осуществляется пластинча-
тыми конвейерами по специальным направляющим без вращения.
Загрузка банок в стерилизатор, передача их нз стерилизатора в охла-
дитель и выгрузка банок осуществляются с помощью соответствующих тур-
никетных клапанов.
Гидростатические стерилизаторы, выпускаемые различными зарубежны-
ми фирмами под сходными названиями «Хайдрон» (по-английски «гидро» —
286
hydro — произносится как «хайдро»), «Хайдро-
ыэтнкэ, лайдрофлеко и т. п., представляют со-
бой аппараты, в которые рабочее давление в
центральной паровой стерилизационной камере
компенсируется расположенными по обе стороны
от нее гидравлическими затворами. Последние
выполнены в виде заполненных водой башен, вы-
сота которых зависит от давления в стерилиза-
ционной камере. Так, при температуре в паровой
камере 120°C (избыточное давление 0,1 МПа)
высота водяного столба должна составлять 10 м.
прн температуре 127 °C (давление 0,15 МПа) —
15 м, прн 133 °C (давление 0,2 МПа)—20 м
и т. д. в соответствии с таблицей сухого насы-
щенного водяного пара и исходя из того, что
каждые 10 м водяного столба создают избыточ-
ное давление 0.1 МПа.
Принципиальная схема устройства гидроста-
тических стерилизаторов представлена на рис. 70.
Бесконечная цепь с укрепленными иа ней трубча-
тыми перфорированными носителями банок про-
ходит через башню 1, наполненную горячей
водой, температура которой постепенно возраста
Рнс. 70. Схема гидроста-
тического непрерывно-
действующего стерилиза-
тора
ет сверху вниз, и попадает в паровую стерилиза-
ционную камеру 2, где совершает путь в несколько витков прн постоянной
температуре. Далее цепь с носителями проходит в башню 4, заполненную
водой, температура которой убывает снизу вверх. Таким образом, в башне 1
осуществляется этап подогрева, в камере 2 — собственно стерилизация,
в башне 4 — охлаждение. После выхода из башни 4 носители с банками
попадают в бассейн 3 с холодной водой, где окончательно охлаждаются н
далее поступают на разгрузку.
Конструктивно гидростатические стерилизаторы оформлены не так, как
это представлено иа принципиальной схеме, например охлаждающий бассейн
расположен внизу, под башнями, места загрузки и выгрузки располагаются
обычно с одной стороны и т. д.
Гидростатические стерилизаторы отличаются высокой производитель-
ностью (до 1500 банок в минуту), занимают относительно небольшую пло-
щадь (20—40 м1) и в общем не слишком сложны: благодаря примененному
принципу гидравлических затворов в открытом по сути аппарате удается
создать давление. В то же время аппараты эти очень громоздки (высота
достигает 25 м), их приходится располагать в специально построенных вы-
соких зданиях. При этом, как правило, они рассчитаны на банки одного ка-
кого-то типоразмера.
В пневмогидр©статических стерилизаторах для компенсации давления в
паровой камере используют пневмогидростатические затворы, количество ко-
торых суммарно обеспечивает требуемое паровое давление при стерили-
зации.
На рис. 71 показана схема непрерывно действующего пневмогидростати-
ческого стерилизатора «Хунистер» (ВНР). Корпус стерилизатора состоит нз
секции парового пространства, рассчитанного на давление 0,24 МПа. По
обе стороны его протввоположно друг другу расположены две гидростатиче-
ские системы, состоящие нз шести последовательно соединенных U-образных
водяных ваин. Одна система служит дли нагрева, другая — для охлаждения
банок.
Верхний уровень воды в первой ванне, имеющей связь с атмосферой, на-
ходится ниже нижнего на 4 м. Такое равновесие обеспечивается давлением
сжатого воздуха 0.04 МПа в первом воздушном пространстве
То же повторяется в последующих пяти ваннах, в каждой из которых
высота водяного столба составляет, как и в первой, 4 м, а давление сжа-
того воздуха постепенно увеличивается нарастающим итогом до суммарного
вначения в последнем 0,24 МПа. Так, во второй водяной камере в направ-
287
Рис 71. Схема непрерывнодействующего пневмогндростатического
стерилизатора «Хунистер»:
/ — вода: 2 — сжатыЯ воздух; 3 — пар
пении сверху вниз величина гидростатического давления увеличивается с
0,04 до 0.08 МПа и уравновешивается давлением сжатого воздуха во вто-
ром воздушном пространстве, равным 0,08 МПа, н т. д. Таким образом, об
разуется система из шести водяных столбов высотой 4 м, создающая сту-
пени противодавления 0,04—0,08—0,12—0,16—0,20—0,24 МПа.
Каждая ванна имеет свой автономный контур обогрева прн помощи
барботирования паром. Температура в каждой секции зависит от режима
стерилизации, установленного для данной продукции. Так. прн стерилизации
консервов «Зеленый горошек» в банке 9 распределение температур по ван-
нам следующее: 70—85—100— ПО—120—122—132—90—70—50—40—35—30—
20 Суммарное давление 0,24 МПа
Стерилизатор «Хунистер» имеет большую производительность (свыше
-300 банок в минуту) и дает возможность стерилизовать консервы как в
жестяной, так и в стеклянной таре. Правда, эта универсальность в случае
стерилизации консервов в жестяной таре оборачивается недостатком, ибо
для жестяных банок нет никакой нужды ни в постепенном подъеме, ни.
особенно, в постепенном снижении температуры.
Поскольку в «Хунистере» общая гидростатическая высота, благодаря
применению гидропнеяматнческого принципа, уложена в 6 секций, аппарат
получился относительно небольших габаритов: высота—5,8, длина—9,7.
ширина —1,7 м.
Сложное устройство стерилизаторов непрерывного действия, в которых
тепловой процесс осуществляется под избыточным давлением, послужило
стимулом к изысканию способов непрерывной стерилизации консервов прн
температуре выше 100°C в аппаратах открытого типа В этом плане сте-
дует указать на стерилизацию консервов в потоке горячего воздуха, ста-
бые теплотехнические свойства которого можно улучшить путем применения
высоких скоростей его движения, порядка 8—10 м/с. Дтя реатизацин этого
способа создают открытые аппараты конвейерного типа, снабженные мощ-
ными вентиляторами с паровыми калориферами, через которые воздух пе-
ред подачей в стерилизационную камеру продувается с большой скоростью.
Особенно эффективным считают сочетание этого принципа с ротацией банок
в процессе стерилизации.
Оригинальный способ открытой стерипизации консервов в жестяной та-
ре с помощью газового пламени разработан во Франции. В созданном при-
Т288
меннтельно к этому способу аппарате «Стернфламмэ банки катятся над га-
зовыми горелками, быстро разогреваясь до требуемой температуры. Враще-
ние банок во время стерилизаций предохраняет продукт от пригорания к
стенкам. Таким путем можно стерилизовать пищевые продукты, содержащие
жидкую фазу (грибы или овощи в рассоле), в жестяной таре небольших
размеров (как более устойчивых к развиваемому в них давлению), напри-
мер банках 9 Для тары большего размера требуется повышение толщины
жести н более жесткий рельеф концов.
В ОТИПП нм. Ломоносова А. А. Титовой проведены исследования, по-
казавшие возможность непрерывной стерилизации консервов, фасованных в
жестяные банки, в открытых аппаратах, заполненных высококипящим жид-
ким теплоносителем, в качестве которого используются технический глицерин
иля раствор хлорида кальция. Ввиду развивающегося в жестяной таре
высокого избыточного давления температурный уровень стерилизации не
должен превышать 120 °C.
АСЕПТИЧЕСКОЕ КОНСЕРВИРОВАНИЕ
ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
Из приведенного в предыдущих главах материала следует,
что какой бы метод нлн аппарат ни применялся для получения
консервов методом тепловой стерилизации, принцип консервиро-
вания остается одним и тем же: нестерильный продукт поме-
щается в нестерильных условиях в нестерильную тару, которая
после герметизации подвергается соответствующей тепловой об-
работке. В результате такой обработки микроорганизмы, нахо-
дящиеся внутри банки, погибают, новые же, находящиеся в
окружающей среде, благодаря герметичной укупорке тары, по-
пасть внутрь не могут. Ферменты, способствующие порче про-
дукта немикробного характера, при тепловой обработке разру-
шаются, и, таким образом, подвергнутые тепловой стерилиза-
ции в герметичной таре пищевые продукты могут сохраняться в
хорошем состоянии в течение десятков лет. Однако сам прин-
цип консервирования, предложенный более 170 лет назад Ап-
пером, требует для своей реализации достаточно сложной аппа-
ратуры, имеющей ряд существенных недостатков.
Поэтому перед учеными и инженерами давно возникла про-
блема: нельзя ли избежать необходимости стернлнзацнн кон-
сервов в таре? Например, использовать принцип высокотемпе-
ратурной кратковременной стерилизации для того, чтобы в те-
чение нескольких секунд получить стерильный продукт, кото-
рый можно было бы быстро охладить и уже стерильным фасо-
вать в тару без необходимости дальнейшей тепловой обработ-
ки консервов в таре?
Проведенные исследования привели к созданию нового прин-
ципа и метода тепловой стерилизации пищевых продуктов, по-
лучившего название асептического консервирования. Согласно
этому принципу стерильно подготовленный путем тепловой об-
работки пищевой продукт после охлаждения фасуется в сте-
рильных (асептических) условиях в стерильную тару, накрыва-
ется стерильными крышками и закатывается в условиях, ис-
ключающих попадание в банку микроорганизмов.
19-205
289
Рве. 72. Схема асептического консервирования жидких и пюреобразных про-
дуктов в мелкой жестяной таре:
/— впп в par для мойки банок; 2 — аппг-рат для сушка банок; 3 —аппарат для стеркзи-
аацин банок; 4 — наполнитель-, S — стерилизатор крышек; 6 — закаточная машина; 7 —
века та иные банки (на этнкетнровку); в—трубчатый выдержнватеть; 9 — теплообменник
охладитель; /0 — теплообмен ник-стерилизатор; II — насос; 12 — сборник продукта
И хотя иа пути практической реализации этого принципа бы-
ло немало технических преград, однако нх удалось преодолеть
и, прежде всего, в отношении жидких и пюреобразных продук-
тов, 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 про-
дуктов в потоке.
Гораздо труднее оказалось решить проблемы стерилизации
тары, создания асептических условии при фасовке и закатке,
стерилизации крупных емкостен при необходимости консерви-
ровать большие массы пищевой продукции, предупреждения ин-
фицирования этих емкостей прн загрузке и разгрузке (особен-
но если эти операции производятся при больших объемах емко-
стей многократно) и т. д.
На рис. 72 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 опера-
ции, которые совершаются синхронно н непрерывно: стерилиза-
ция 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 иапол-
290
Таблица 31
Продукт	Тип стерклиэацк- оиной установки	Режимы кратковременной стерилизации, с			Темпера- тура стери- лизации, °C
		подогрев	собственно стерилиза- ция	охлажде- ние	
Томат-паста	Стерилизатор сме- шения с вакуум- охладнтелем	30	11	2	ПО
Молоко	То же	8	4	2	138
Сок томатный	Трубчатый тепло обменник	11	23	47	115
Яблочное пюре	То же	10	20	41	112
Яблочный сок с мякотью	»	15	31	64	114
Морковное пюре		11	23	47	136
Сок морковный с мякотью	»	15	31	64	148
Сливовое пюре		15	31	64	130
Пюре нз зеленого горошка	»	13	27	55	142
Суп-пюре мясо- овошной (дня дет- ского литания)	>	11	23	47	146
Сок виноградный	Пластинчатый сте рилизатор-охладн- те.ль	10	20	30	110
ненной тары стерильными крышками и закатывание в асептиче-
ских условиях, созданных с помощью насыщенного или пере-
гретого пара.
В соответствии с этой схемой стерилизация жидких н пюре-
образных продуктов производится путем непрерывного прокачи-
вания нх через теплообменную систему, где в потоке осуществ-
ляются подогрев продукта до температуры стерилизации, вы-
держка и охлаждение. Режимы кратковременной стерилизации
и охлаждения некоторых жидких и пюреобразных продуктов в
трубчатых и пластинчатых теплообменниках или стерилизато-
рах смешения с последующим вакуум-охлаждением в условиях
асептического консервирования приведены в табл 31 (К. П. Лс-
марннье).
В установке Мартина процесс организован таким образом,
что подготовленные продукт и тара нигде не вступают в кон-
такт с воздухом или с какнм-лнбо другим источником микро-
биологического обсеменения.
Пустые банки попадают в систему по обычному тросовому
транспортеру и после мойки и сушки направляются в стерилиза-
тор. В последнем банки подвергаются действию перегретого па-
ра прн достаточно высокой температуре в течение времени, до-
статочного для достижения полной стерильности. Считается,
что достаточной тепловой обработкой тары является поддержа-
ние температуры порядка 165—200 °C в течение 30 с. Темпера-
19*	291
Рнс. 73. Установка Смита — Болла
тура перегретого пара поддерживается автоматически, а время
выдержки банок в стерилизаторе регулируется скоростью дви-
жения тросового транспортера.
Стерилизация крышек осуществляется с помощью перегре-
того пара в специальном приспособлении, встроенном в мага-
зин для крышек закаточной машины. Стерилизация закаточной
головки осуществляется при 127 °C в течение 20—30 мии.
Простернлизованиые банки непрерывно подаются к напол-
нителю, где в инх фасуется простерилизоваиный и охлажден-
ный 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 предупреж-
дается движущейся навстречу байкам струей перегретого пара.
Этот принцип противотока ие только избавляет от необходимо-
сти применять механические клапаны для пропускания пустых
банок внутрь и выпуска закатанных банок из системы, но так-
же и от применения оборудования, работающего под давлением.
Одним из вариантов асептического консервирования является
установка Смита — Болла (рис. 73). Подлежащий консервирова-
нию однородный малокнелотный пищевой продукт (например,
мясоовощиая зернистая масса) попадает в бункер 1 н через
шлюзовой затвор направляется в подогреватель-стерилизатор,
представляющий собой паровую трубу большого диаметра, в ко-
торой находятся три ленточных транспортера, расположенных
один под другим. Продукт разбрасывается по ленте из нержа-
веющей стали тонким слоем, что позволяет быстро прогреть его
до температуры 140—150 °C. Время перемещения продукта по
ленточным транспортерам в паровой атмосфере подогревателя-
стерилизатора измеряется несколькими десятками секунд, чего
вполне достаточно для достижения стерильности продукта в
гонком слое.
292
Стерильный продукт через шлюзовой затвор передается в
барокамеру 3, где в стерильных (асептических) условиях произ-
водится фасовка его в стерильную тару н герметизация в асеп-
тических 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 температу-
ре 120 °C н выше.
В обычном помещении с атмосферным давлением температура продукта
при фасовке тут же падала бы до 100°C, поэтому в неч надежно простери-
лизовать наполнитель и подаваемую под фасовку тару невозможно, ибо ис-
пользуемый для тепловой обработки тары н аппаратуры острый пар не мо-
жет быть нагрет в обычном помещении до температуры выше 100 °C, чего яв-
но недостаточно для иекислотных продуктов. Поэтому в таком помещении
завершить должным образом асептическое консервирование нельзя.
В барокамеру же можно подать пар, имеющий температуру не меньше
120 °C. и в течение нескольких минут добиться абсолютной стерильности
внутренней поверхности стен, пола и потолка. Этим же высокотемператур-
ным паром можно быстро простерилизовать находящееся в камере техно-
логи* сское оборудование: наполнитель н закаточную машину.
Через одну из торцовых стен камеры через шлюзовой затвор
подаются внутрь по транспортеру жестяные банки, которые сте-
рилизуются в ленточном шпарителе острым паром при той же
повышенной температуре порядка 120°C. Таким образом, в на-
полнитель под фасовку подается стерильная тара.
Пищевой продукт, поступивший из подогревателя 2 в напол-
нитель 6, благодаря сбросу давления самопроизвольно охлаж-
дается со 140—150 до 120 °C и прн этой температуре фасуется
в тару Наполненные стерильные банки подаются на закаточ-
ную машину 5, снабженную устройством для паровой стерили-
зации крышек. Закатанные банки, проходя по транспортеру,
охлаждаются водой, подаваемой через душевые насадки 4,
и удаляются нз камеры через шлюзовой затвор.
На другом торцовом конце камеры имеется тамбур, в кото-
ром осуществляется процедура декомпрессии (постепенного
сброса давления), что дает возможность людям входить н вы-
ходить из камеры, ие нарушая в ней установленного давления.
В барокамере имеется система кондиционирования воздуха,
что облегчает условия труда обслуживающего персонала.
Поступающий в камеру сжатый воздух проходит через обес-
пложивающий фильтр и также является стерильным.
В нашей стране метод асептического консервирования широ-
ко внедрен иа ряде заводов для сохранения фруктовых соков в
резервуарах большой вместимости — танках на 20—50 т про-
дукта, а также для сохранения концентрированных томатопро-
дуктов.
Установка для асептического консервирования томатной пас-
ты в танках вместимостью 25 м3 изображена на рис. 74. Томат-
паста из вакуум-выпариых установок подается в приемный бак,
293
Рис. 74. Установка для асептического консервирования томатной пасты в танках:
/ — приемный бак; J - сборник рециркулирующего продукта; 3 — смеситель пара с продуктом
ладигель; в — резервуар (танк) для хранения стерильной томатной пасты; 7—вакуумная станция;
откуда насосом перекачивается в подогреватель смешения, где
в продукт впрыскивается острый очищенный пар. Если темпе-
ратура пасты не достигла нужного значения, паста возвраща-
ется в сборник для рециркуляции. По достижении требуемой
температуры паста подается в камеру стерилизации, где вы-
держивается определенное время. Затем паста передается в ва-
куум-охладитель, где, благодаря вскипанию, конденсат, обра-
зовавшийся прн подогреве пасты острым паром, выпаривается.
Из вакуум-охладителя паста насосом перекачивается в верти-
кальные танки. Для создания разрежения в охладителе имеется
вакуумная станция. Танки оснащены бактериологическими
фильтрами для стерилизации воздуха и арматурой для за-
грузки танков в асептических условиях.
Крупные емкости применяют главным образом для консер-
вирования соков н пюре, используемых в качестве полуфабри-
катов для последующей обработки нх в зимнее время и выпус-
ка готового продукта. Это позволяет продлить производствен-
ный сезон на консервных заводах н 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 н пюре-
образных продуктов в металлических бочках. Продукт подается
с помощью насоса в трубчатый теплообменник, где нагревается
до 105—ПО °C, выдерживается прн этой температуре 50—60 с,
охлаждается до 30 °C, после чего фасуется в бочки, предвари-
тельно стерилизованные острым паром. Фасовка сока и укупор-
ка бочек осуществляются в стерильных условиях.
В НРБ изготовляют оборудование для асептического кон-
сервирования яблочного сока в танках вместимостью 24 м3
(рис. 75). Установка состоит из сборника для сока, пластин-
чатого трехсекциониого пастеризатора с секциями подогрева,
Рнс. 75. Установка для асептического консервирования яблочного сока в
танках:
£ —сборник для сока; 3 — центробежный насос; 3 — пластинчатый пастеризатор; 4 —
компрессор; 5 — реемнер для сжатого воздуха; б — предохранительный клапан; 7 — пла-
стинчатый фильтр для стернлвзацнн воздуха; в —арматура. 9 — танк дли хранения ста-
296
пастеризации н охлаждения вместимостью по 24 м3, пластинча-
того бактерицидного фильтра для стерилизации воздуха, воз-
душного компрессора с ресивером. Сжатый воздух, простерн-
лизованный иа пластинчатом фильтре, подается в таики перед
заполнением их соком и служит для охлаждения танка, просте-
рилизованиого острым паром в течение 2 ч под давлением
0,04 МПа, н предупреждения подсоса в него нестерильного воз-
духа.
Воздушный фильтр, заряженный асбесто-целлюлозными пла-
стинами ЕК, также предварительно стерилизуют выходящим из
танка паром в течение 1 ч. Воздух нз ресивера под давлением
ие более 0,15 МПа осторожно подают на обеспложивающий
фильтр, а оттуда — в танк, куда к этому времени доступ пара
прекращают. Давление в тайке 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 воз-
духа до заполнения.
Несмотря на значительные преимущества асептического кон-
сервирования перед стерилизацией пищевых продуктов в таре,
использование этих установок осложняется немалыми трудно-
стями поддержания абсолютной стерильности во всех элементах
н деталях аппаратуры. Малейшая негерметичность ставит под
угрозу сохранность большой массы продукции. Особую труд-
ность в этом смысле представляет асептическое консервирова-
ние малокнслотных пищевых продуктов. По этой причине в на-
шей стране установки для асептического консервирования ис-
пользуются довольно ограниченно, в основном для сохранения
фруктовых соков-полуфабрикатов.
Установки для асептического консервирования пищевых про-
дуктов в мелкой таре в нашей стране пока не созданы. Нам
представляется, что в этом отношении более рационально ис-
пользовать эффективные непрерывно действующие стерилизато-
ры для банок.
ГЛАВА 1 1
БИОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ
РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
В предыдущих главах отмечалось, что некоторые основные
технологические процессы консервирования пищевых продуктов
связаны с физическими воздействиями, направленными на по-
вреждение таких биологических систем, как микробные и рас-
тительные клетки. Поэтому такие воздействия можно назвать
биофизическими.
Наиболее характерным примером повреждающих воздейст-
вий на биологические системы и соответствующего технологиче-
ского процесса консервного производства является тепловая
стерилизация консервов, принципы которой рассмотрены в гл. 7
и 8. В этом технологическом процессе биофизическому воздей-
ствию подвергаются микробные клетки.
Что касается растительного сырья, то биофизической обра-
ботке плодовые клетки подвергаются главным образом в тех
случаях, когда повреждение биологических мембран преследует
цель облегчить иа последующих этапах извлечение содержимого
клеток, чему неразрушенные цитоплазменные оболочки клеток
препятствуют.
ОСНОВНАЯ ПРОБЛЕМА В ПРОИЗВОДСТВЕ
СОКОВ БЕЗ МЯКОТИ
В производстве натуральных плодовых соков проблема по-
лучения надлежащего выхода сока прн отжиме является одной
нз основных и решение ее связано именно с различными биофи-
зическими воздействиями на растительную ткань с целью по-
вреждения цитоплазменных оболочек клеток.
Содержание сока в плодах и ягодах очень велико: в семеч-
ковых 90% и более, в косточковых порядка 80% к массе исход-
ного сырья. Вместе с тем по ряду причин при отжиме после ме-
ханического измельчения удается извлечь всего лишь 60—75%
сока и, таким образом, большие количества его теряются с от-
ходами производства. Кроме того, имеются плоды и ягоды, из
которых без специальных приемов нельзя получить даже и этих
довольно скромных выходов. К ним относятся сливы, абрикосы,
айва, черная смородина и др. Для того чтобы повысить сокоот-
дачу этих видов фруктового сырья, их приходится помимо (или
вместо) обычного механического измельчения (которому под-
вергают другие виды растительного сырья, например яблоки,
вишни, виноград) подвергать еще и так называемой специаль-
ной обработке, например горячей водой илн паром.
297
Установлено, что неодинаковая сокоотдача различных пло-
дов объясняется неодинаковой устойчивостью их цитоплазмен-
ных мембран в отношении механических воздействий, что свя-
зано с такими их свойствами, как вязкость н эластичность.
Цитоплазменные оболочки таких плодов, как яблоки, вино-
град, вишни, характеризуются подвижностью, небольшой вяз-
костью, мало эластичны и сравнительно легко повреждаются
прн измельчении. Цитоплазменные же мембраны тканей слив,
абрикосов, черной смородины отличаются высокой вязкостью,
эластичны и на иих механическое измельчение оказывает не-
достаточное воздействие.
Хотя первостепенное технологическое значение в отношении
сокоотдачи имеют упомянутые физиологические свойства клет-
ки— вязкость и эластичность цитоплазмы, однако следует учи-
тывать и цитолого-анатомические характеристики клеточной
структуры растительной ткани. Они также влияют на способ-
ность плодовых клеток поддаваться механическому измельче-
нию. К ним относятся: доля цитоплазмы в клетках, толщина
клеточных стенок и количество так называемых проводящих
пучков.
Как показали исследования Т. В. Качуровской и Л. В. Ни-
китенко, более устойчивы к механическому воздействию те пло-
ды, ткани которых характеризуются более толстыми клеточны-
ми стенками, большей долей цитоплазмы в клетке и большим
количеством проводящих пучков. Последние являются сосуди-
стыми элементами растительной ткани. Эти элементы утолщены
и лигинфицироваиы, что снижает технологический эффект ме-
ханического воздействия. Именно такими анатомическими пока-
зателями характеризуется та группа плодов, плохо отдающих
сок после механического измельчения, к которой относятся сли-
вы, абрикосы и черная смородина. Та же группа плодов, у ко-
торой эти показатели имеют меиьшее значение, характеризуется
лучшей сокоотдачей после механического измельчения. К этой
группе относятся яблоки, виноград, вишни.
Таким образом, как по физиологическим особенностям ци-
топлазмы, так и по цитолого-анатомической характеристике, эти
две группы плодового сырья довольно четко различаются меж-
ду собой. У группы плодов, плохо отдающих сок после меха-
нического измельчения, значения физиологических показателей
в несколько раз выше, чем у плодов, характеризующихся хоро-
шей сокоотдачей. У плодов первой группы в 2—2,5 раза тол-
ще клеточные стенки, в 4—20 раз больше удельное количество
проводящих пучков, в 3—4 раза больше доля цитоплазмы.
Наконец, некоторое влияние на устойчивость цитоплазмы ‘к
механическим воздействиям оказывает и доля пектиновых ве-
ществ, содержащихся в сырье, главным образом, массовая доля
кальция в минеральном составе этих веществ. Так, в зольных
элементах пектиновых веществ труднопрессуемого сырья каль-
ция в 1,5—2,5 раза больше, чем в плодах, легко отдающих сок
298
Таблица 32
Плодовое сырье	Цитолог» ан атом нчесжяе показатели			ФизнологячесхЕе показателя цито- плазмы		Выход со- М. % (после ме- ханическо- го измель- чения)
	доля цито- плазмы!	количество проводя- щих пуч- ков*	толщвж клеточной стенки, мкм	относи- тельная вязкость, мнн	относите ль- паи элас- тичность. мня	
Абрикосы сорта	33.0	60—120	3-3,5	35-40	25	32
Кишиневский ран- ний С пива сорта Веи	31,0	20—22	4-5	28-30	18	40
терка обыкиовен ная Яблоки сортов: Пармен золо-	8,3	4—6	2—2,5	10-15	18	80
той Кальвиль сне-	в,5	4	6	2—2,5	15-18	18	76
жный Джонатан	8,5	4-6	2-2,5	16-18	18	75
Ренет Снмн-	8.5	5-8	2—2,5	20—22	20	73
пен ко Вагнера при-	9,0	8—Ю	2-2,5	22-25	20	67
зовое
• Отношение площади, занимаемой цитоплазмой, к площади плетки. %.
1 На 1 см1 сечения.
после механического измельчения. По-видимому, кальций при-
дает прочность молекуле пектина, и устойчивость плодовой тка-
ни к внешним воздействиям повышается.
В табл. 32 приведены цитолого-анатомические и физиологи-
ческие характеристики растительной ткани различных видов
плодового сырья в сопоставлении с показателями нх сокоотда-
чи при прессовании.
Данные табл. 32 подтверждают указанную выше корреляцию
анатомо-физиологических показателей растительной ткани с со-
коотдачей при прессовании измельченных плодов.
биофизическая трактовка
ВОПРОСОВ СОКООТДАЧИ
В целом можно сказать, что основным фактором, влияющим
на сокоотдачу, является характеристика цитоплазмы. Поэтому
показатели, ответственные за сокоотдачу, можно ориентировоч-
но обозначить следующей балльной оценкой: доля цитоплаз-
мы— 25, относительная вязкость и эластичность — по 25, коли-
чество проводящих пучков —15, толщина клеточных стенок—10.
Если с помощью этой шкалы проанализировать данные табл. 32,
то для каждого нз приведенных видов сырья можно получить
299
общую балльную оценку, назвав ее индексом устойчивости / к
механическим воздействиям:
Сырье
Индекс
устойчиво-
сти. 1
Абрикосы сорта Кишиневский ранний	94
Слива сорта Венгерка обыкновенная	82
Яблоки:
Пармен золотой	26
Джонатан	28
Ренет Симнреико .	32
Вагнера призовое	31
Кальвиль снежный .	27
Из приведенных данных видно, что именно труднопрессуе-
мое сырье характеризуется высоким значением / (82—94),
в то время как легко отдающее сок — низким (26—32), что кор-
релирует с выходом сока (см. табл. 32).
Для плодов, устойчивых к механическому воздействию, при-
ходится подбирать такие методы обработки, при которых гарви-
тируетси повреждение цитоплазменных мембран большинства
клеток. К таким технологическим приемам относятся тепловая
обработка, замораживание, электроплазмолнз и др.
Чтобы оценить принадлежность тех или иных видов сырья
к одной нз отмеченных технологических групп, а также опреде-
лить степень повреждения цитоплазменных мембран и повыше-
ния клеточной проницаемости под влиянием различных экстре-
мальных воздействий, существует ряд экспрессных методов ана-
лиза: электрометрический и осциллографический методы опре-
деления ионной проницаемости, диффузионный метод определе-
ния клеточной проницаемости для неэлектролитов, ацидиметри-
ческое определение степени повреждения растительной ткани.
Ионную проницаемость растительной ткани определяют по
ее электрическому сопротивлению с помощью моста (рис. 76).
Для получения устойчивой точки компенсации последовательно
с измеряемым сопротивлением образца Rx в правое плечо вклю-
чаетси постоянное сопротивление 1200 Ом. Левое плечо, которое
следует компенсировать измеряемым образцом, представляет
собой постоянное сопротивление 3000 Ом. Трансформатор Т по-
нижает напряжение сети до 2—4 В. В цепи, подающей ток, пе-
ред гальванометром G включен выпрямитель. Электрическое
сопротивление образца, в который вставлены электроды, рас-
считываетси по формуле
100—х
Rx = 3000 ----— 1200,
где х— точка компенсации на шкале реохорда, раздепенной на 100 частей.
Показатель ионной клеточной проницаемости Кп — величина,
обратная электрическому сопротивлению и равная !//?*• 107.
300
Клеточная проницаемость для
неэлектролитов d представляет
собой отношение содержания су-
хих веществ в водном настое на-
вески сырья в любой момент на-
стаивания к тому содержанию
сухих веществ, которое должно
наступить прн полном диффузи-
онном равновесии. При этом на-
стаивание ведется при соотноше-
нии сырья и воды I : 1 и комнат-
ной температуре. Плоды режут-
ся на диски диаметром 10 мм
и толщиной 1 мм.
d принято выражать в про-
Рис 76 Схема электрометричес-
кого метода измерения клеточной
проницаемости плодовой ткани
миллях, но можно в процентах
или долях. Если, например, содержание сухих веществ в сырье
составляет 16%, то при полном равновесии содержание сухих
веществ в настое прн этих условиях должно составить 8%. Ес-
ли, далее, содержание сухнх веществ в настое через 10 мин
настаивания будет, скажем, 2%, то степень диффузионного рав-
новесия dio= (2 : 8) 1000=250(Хх). Принято вести настаивание в
течение 30 мии и определять степень диффузионного равнове-
сия dio в конце опыта. Эта величина и является показателем
клеточной проницаемости для неэлектролитов.
По показателям клеточной проницаемости f\a и d30 расти-
тельное сырье можно распределить на 3 группы:
I — яблоки, груши, черника, кизил, черная черешня. Харак-
теризуются низкими значениями ионной проницаемости (Ка=
=900-ь1500) и клеточной проницаемости для неэлектролитов
(d30 =240-5-300).
II— персики, сливы, абрикосы, виноград, белая черешня,
морковь. Характеризуются средними значениями клеточной про-
ницаемости (Кп= 18004-3500, Ло=350-?500).
Ш — вишня, крыжовник, чернаи смородина, томаты. Харак-
теризуются высокими показателями клеточной проницаемости
= 5000 -13 000, dso= 6004-800).
Наконец, степень повреждения клеток, или долю клеток с
поврежденной цитоплазменной оболочкой, легко определить
ацидиметрическим методом. Для этого берут 2 навески сырья,
подвергнутого той илн иной предварительной обработке. В од-
ной из «их определяют кислотность титрованием щелочью в
присутствии фенолфталеина. Другую иавеску промывают под
краном водопроводной водой до тех пор, пока содержимое по-
врежденных в процессе предварительной обработки клеток не
вымоется. После такой промывки определяют кислотность про-
мытой навески, которая будет характеризовать наличие непо-
врежденных клеток. Разность между количеством щелочи, по-
301
шедшей на титрование первой (flj) и второй (а2) навески, отне-
сенная к о,, дает искомую степень повреждения <р (в %):
а, — а,
<Р = -^ 100-
ПОВРЕЖДЕНИЕ КЛЕТОК ПРИ МЕХАНИЧЕСКИХ
ВОЗДЕЙСТВИЯХ
Для того чтобы выявить влияние этого фактора на клеточ-
ную проницаемость и сокоотдачу, плоды подвергали различным
видам механического воздействия: резке на ломтики, раздавли-
ванию в ступке пестом, измельчению иа терке, дроблению на
быстроходной ножевой дробилке КДП-ЗМ. При этом определя-
ли степень повреждения ткани <р и выход сока В прн отжиме
иа гидравлическом прессе, клеточную проницаемость дли не-
электролитов. Результаты некоторых опытов, проведенных
С. К. Сейтлаевой, приведены в табл. 33 и на рис. 77.
Из данных табл. 33 видно, что степень повреждения клеток
прн резке у всех видов плодов невелика, порядка 20—30%. Этой
небольшой степени повреждения соответствует и небольшой вы-
ход сока прн последующем отжиме, тоже в пределах 20—40%.
Несколько больший, но также недостаточный технологичес-
кий эффект дает раздавливание. Вообще дли труднопрессуемых
плодов не удается с помощью механических воздействии добить-
ся удовлетворительных результатов.
Как уже отмечалось, прн прессовании после механического
измельчения абрикосов, слив, черной смородины извлекается
мало сока. Что касается яблок, то измельчение на терке и бы-
строходной ножевой дробилке дает возможность повредить
большую часть клеток и получить много сока при отжиме. Это-
му соответствует и изменение показатели клеточной проницае-
мости d (см. рис. 77), который в этом случае возрастает в 2—
2,5 раза по сравнению с измельчением резкой.
Особо следует остановиться иа таком виде механического
воздействия, как раздавливание, или прессование. Влияние-
Таблица 33-
Сырье	Показатели при измельчения			
	резкой	раздавли- ванием	на терке	но дробилке кдп эм
	ф. % I В. %	ф. % 1 в. %	ф. % | В. %	ф. % | В. %
Абрикосы	20,4	19,0	40,0	33,6			—				
Крыжовник	24,3	42,1	42,0	40,2	—						
Черная смородина	31,8	38,4	40,0	40,0		—				
Слива	23,8	35.1	42,9	34.6	Сок	не из-	50,4	38,7
					втекается			
Яблоки	24,2	33,9	48,1	41.6	69,3	65,3	69,3	63,8-
302
этого фактора меняется в зависн-
мости от вида прессуемого сырья. faff*
Установлено, что степень пов- 80 •
реждения клеточной структуры я б- 80 •	$
л ок в процессе прессования не очень
велика: прн удельном давлении на
мезгу даже 1,0 МПа она достигает	s'
всего лишь 40%. Этому соответст- -	/	J
вует и небольшой выход сока при «	/
отжиме: 40—45%. Таким образом, / /
величина давления в прессе при от- „„ //	у-
жиме яблок большой роли не иг- !/
рает, так как даже при большом
удельном давлении, но прн плохой	~jg
обработке плодов до прессовании	‘ г.ыин
(в этих опытах яблоки резались на т v	. . ии
'	г	Рис 77. Кинетика диффузнн
лом™«! и <₽ составляло вс/го око- ™ссле измельчения яблок:
ДО 20%), ВЫХОД СОКа НЗ яблок по- /— резкой: 2—раздавливанием с
лучается недостаточным (рис. 78, а).	;	ж дрХлке
Обращает на себя внимание кдп-зм
также значитечьное количество иб-
лочного сока, которое «запрессовывается» в мезгу. Это видно
из сопоставтення общего количества поврежденных клеток с ко-
личеством извлекаемого сока. Напрнмер, повреждено 60% кле-
ток, а сока извлечено 45%.
Применение очень высоких удельных давлений (до 15МПа)
нецелесообразно, так как начиная с 3—4 МПа количество по-
врежденных клеток и выход сока остаются примерно на одном
уровне. Кроме того, прн таких больших давлениих нарушается
губчатая структура мезгн и сок получается мутным, продавли-
вается мякоть.
В отличие от яблок, в процессе прессования винограда по-
вреждается большое количество клеток. Твк, при давлении
1,0 МПа количество поврежденных клеток тканей винограда со-
7 8 S 1ВИ12КН15
5	Р.мпа
Рис. 78. Влияние степени повреждения к теток на выход сока нз
яблок (а) н винограда (б) прн прессовании:
/ — общее количество поврежденных клеток; 2 — выход сока; 3 — количество
клеток поврежденных при прессовании
303
ставяяет 52%, а яблок — только 10%. Однако повышение удель-
ного давления в пределах 1—5 МПа и здесь почти не оказывает
влияния на выход сока и количество поврежденных клеток (рис.
78, б).
Таким образом, для получения достаточно высокого выхода
сока из яблок необходимо, ие полагаясь иа давление в прессах
при последующем отжиме, стремиться к максимальному по-
вреждению цитоплазменных мембран клеточной ткани в про-
цессе предварительной обработки до прессования.
ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ФАКТОР И СОКООТДАЧА
Экспериментально установлено, что нагрев растительного
сырья горячей водой, паром или горячим воздухом вызывает
увеличение показателей клеточной проницаемости дли ионов Кп
и неэлектролитов (рис. 79). Причем при быстром повышении
температуры наиболее резкие изменения Кп происходят в ин-
тервале 60—80 °C, создавая впечатление о существовании ка-
кой-то летальной точки. На самом же деле, как показала
С. М. Литвинова, одной летальной точки не существует,
а имеется довольно широкая область летальных температур,
и клеточную проницаемость можно сильно повысить, применяя
умеренное нагревание, даже до 40—50 °C, но в течение более
продолжительного промежутка времени (рис. 80).
С помощью точного осциллографического метода определе-
ния клеточной проницаемости установлено, что при графическом
изображении экспериментальных данных о летальном времени
для плодовых клеток при различных температурах в полуло-
гарифмических координатах летальная кривая, как и кривая
смертельного времени, выпрямляется. Это дает возможность
характеризовать эту кривую теми же аналитическими выраже-
ниями, которыми пользуются в аналогичных случаях примени-
тельно к микроорганизмам (см. гл. 7). Полученная летальная
температурная кривая (рис. 81) представляет немалый теорети-
ческий интерес, нбо лишний раз доказывает, что изменения, про-
исходящие в плодовых и микробных клетках под влиянием
различных экстремальных воздействий, подчиняются одним и
тем же закономерностям, которые могут быть описаны форму-
лой
Г*7Гд •	<">
где т» — время повреждения клетка прн любой данной температуре Гд; т> —
время повреждения клетки прн эталонной температуре Г», принятой за ме-
ркло для сравнения с ней любых данных температур; Z — константа термо-
устойчивости, °C.
Как видно из рис. 81, константа Z для айвы н яблок оказа-
лась равной 40 °C, что указывает на значительно меньшую
устойчивость плодов к температурному фактору по сравнению
304
Рнс. 79. Влияние нагрева на
клеточную проницаемость пло-
довой ткани:
/ — черешня черв*я: 2—груши: 3
черешня «“«: 'Г’'",
кина; 6 — абрикос; 7 — слнва
Рнс 80. Влияние умеренного на-
греза на клеточную пР°"™°'.
моста плодовой ткани (яблоки)
прн температуре (в С).
1-«: г-«'- >-“• 4-65
9П_9П5
с плесенями и дрожжами, у которых значение Z составляет
В °C. Располагая значениями Z для различных плодов, можно
использовать полученное уравнение н для чисто инженерных
целей, имея в виду расчет минимально необходимого времени
тепловой обработки плодов.
Аналогичные изменения при воздействии высоких темпера-
тур претерпевает показатель клеточной проницаемости для не-
электролитов ^зо- Кинетика диффузии представителей упомяну-
тых ранее трех групп растительного сырья показана на рис. 82.
Часть образцов до выщелачивании не подвергалась тепловой
обработке, часть же нагревалась до 70—80°C.
Из рис. 82 можно определить, что коэффициент эффективно-
сти тепловой обработки К3.т (Кэт — отношение d30 прогретого
сырья к dso сырья, необработанного нагреванием) с точки зре-
ния диффузионных процессов находится в пределах 1,5—2,5,
что имеет большое значение для плодов I и II групп, характе-
ризующихся более низкими первоначальными значениями пока-
зателя клеточной проницаемости для неэлектролитов.
С увеличением показателей клеточной проницаемости ткаией,
прошедших предварительную тепловую обработку, повышается
выход сока при отжиме (табл. 34). Это увеличение особенно за-
метно для плодов, характеризующихся в свежем виде плохой
сокоотдачей (сливы, черная смородина, кизил).
Примерно так же влияют на цитоплазменные мембраны
плодовых клеток и низкие температуры. Исследования показа-
ли, что при охлаждении растительной ткани показатель клеточ-
Таблица 34
Плоды	к„. %	в. %
Абрикосы Свежие	2500	6.0
Обработанные горячим воздухом	22300	70,0
Черешня черная Свежая	1860	52,5
Бланшированная прн 70 °C в течение 5 мнн	18300	75,0
Черная смородина Свежая	6700	30,1
Бланшированная прн 70 °C в течение 5 мин	21500	58,8
Кн 3 н л Свежий	1800	0.0
Б тактированный прн 80 °C в течение 5 мнн	37300	69.4
Слева Свежая	2940	19.5
Обработанная горячим воздухом	40300	73,5
Б-i ншированная паром	59400	73,5
306
Ряс. 83. ’Кинетика клеточной проницаемости расти-
тельной тканн (а) н выхода сока (б) нз свежего
сырья нлн после охлаждения (/) и заморажива-
ния (2)
иой проницаемости равномерно понижается вплоть до достиже-
ния точки замерзания. При последующем отогревании охлаж-
денной ткани Кп так же равномерно повышается, достигая
в конце отогревания своего первоначального значения. Это
указывает иа то, что при охлаждении, не доходящем до замора-
живания, происходящие в цитоплазме коагуляционные про-
неси обратимы.
При замораживании же растительной ткани, как это отме-
чалось в гл. 4, цитоплазменные оболочки клеток разрушаются.
Поэтому при отогревании замерзшей ткани показатели клеточ-
ной проницаемости и d3o резко возрастают н, минуя перво-
начальную величину, быстро достигают высоких значений, ха-
рактерных для убитой ткаии (рис. 83,а), что способствует ин-
тенсификации диффузионных процессов при выщелачивании
сырьн холодной водой. Коэффициент эффективности заморажи-
вания Кя.» (Кэ. в — отношение d3o сырья, подвергшегося замора-
живанию, к dso необработанных образцов) находится в преде-
лах 2—3 (рис. 83,6).
При предварительном замораживании сырья значительно
увеличивается и выход сока при последующем прессовании, на-
пример для вбрнкосов в 1,5—2,5 раза.
ДЕЙСТВИЕ ФЕРМЕНТНЫХ ПРЕПАРАТОВ
НА РАСТИТЕЛЬНЫЕ КЛЕТКИ
Выше отмечалось, что положительный технологический эф-
фект пектолитических ферментных препаратов плесневых гри-
бов связан, с одной стороны, с наличием в этих препаратах ток-
сичных веществ иеферментативиой природы. С другой стороны,
пектолитические ферменты, расщепляя протопектин, инкрусти-
рующий клеточные стенки, ослаблиют нх защитное действие иа
307
Лп-Ю-3
?0 60 100 ко 180
Рнс 84. Изменение клеточной
я рон низе мости растите тьмой
ткани, обработанной фермент-
ными препаратами (ФП) плес-
невых грибов н горячей водой:
1—активный ФП, 45 X; 2 — инак-
тивированный ФП. 45 X; 3 — актив-
ый ФП. 40 X; 4 — мнактивироиан-
аый ФП. 40 X; 5 — вода. 45 X; 6 —
вода. 40 X
цитоплазменные оболочки, делай
последние более уязвимыми к ме-
ханическому давлению. На рис. 84
приведены данные Л. Э Кайзер об
изменении клеточной проницаемо-
сти плодовой ткани при действии
как активных вытяжек ферментных
препаратов плесневых грибов, так
и вытяжек, активное ферментное
начало которых инактивировано
предварительным кипячением.
Из рис. 84 видно, что полное
повреждение цитоплазменных мем-
бран достигается при обработке
сырья вытяжкой ферментных пре-
паратов в течение примерно 2 ч
прн 40—45СС. Вытяжки, фермент-
ное начало которых инактивирова-
но предварительным кипячением
(в этом случае действует лишь токсичное начало, «а которое
повышение температуры не оказывает влияния), действуют
слабее, температура 45°C заметно ускоряет процесс по сравне-
нию с температурой 40°C
Установлено также, что ткань различных плодов неодинако-
во поддается воздействию ферментных вытяжек. Менее устой-
чивой в этом отношении является ткань моркови и абрикосов,
Солее устойчивой — яблок и слив.
ВЛИЯНИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИИ (ИИ)
НА СОКООТДАЧУ ПЛОДОВ и ягод
Исследования С. К. Сейтлаевой показали, что ИИ также
приводят к увеличению клеточной проницаемости плодов, со-
провождаемому соответствующим возрастанием сокоотдачи при
посяедующем прессовании.
Необходимая доза облучения должна составлять (б4-12)Х
ХЮ5 рад, при этом выход сока из трудиопрессующпхся плодов
(крыжовник, черная смородина, сливы) удается повысить до
СО—70%, а интенсивность диффузионных процессов при выще-
лачивании облученных плодов холодной водой можно увели-
чить в 1,5—2 раза по сравнению с контрольными образцами, не
подвергавшимися радиационной обработке (рис. 85).
Различные виды сырья обладают неодинаковой устойчиво-
стью к действию ИИ. Так, например, черная смородина оказа^
лась менее устойчивой, чем айва (рис. 86).
В соответствии с возрастанием показателей клеточкой про-
ницаемости после обработки ИИ увеличивается и выход сока
(табл. 35).
308
Рис. 86. Влияние ионизирующих
излучений на клеточную прони-
цаемость плодовой ткани:
I — черная смородина; 2— крыжовник;
3 — слыла; 4 — айва
Таблица 35
Рис 85. Влияние иа кинетику
клеточной проницаемости расти-
тельной ткани (сливы) различных
доз ионизирующих излучений
(в тыс. рад.):
/ —контроль; 2 — 100; Л — 200—600; 4 —
ВОС; 6 - 1000; 6 — 1200; 7—1600
Дом облученая. тыс. рад	Айва	Слава	Черная Смородина	Крыжовник
	т. % | в. %	1. % | в. V.	5. % 1 В. %	« . % | в. %
Контроль	31.0	20,0	45,0	33,0	53,5	40,4	58,0	47,0
100	35,0	21,5	47,5	38,4	65,2	42,4	83,0	50,7
400	45,0	23,0	58,0	40,7	67,6	44.0	60,5	50.5
600	46.0	31,7	61,5	42,5	58,0	61.1	61.5	53,0
800	48,0	31.7	67.5	52,0	68.5	61.4	65,5	57,0
1000	50.0	43,2	71,5	60.0	71.1	60.8	70,4	59.8
1200	52,5	47,5	78,0	68,0	69.0	60.4	72,4	61,4
1500	59,5	52,0	82.0	70.0	74,0	62,5	80.5	69,3
ЭЛЕКТРОПЛАЗМОЛИЗ—НОВЫЙ ФИЗИЧЕСКИЙ МЕТОД
ПОВЫШЕНИЯ СОКООТДАЧИ
Биофизическая трактовка вопросов сокоотдачи дала воз-
можность Б. Л. Флауменбауму предложить в 1949 г. новый ме-
тод обработки плодов и ягод перед прессованием — злектро-
плазмолнз (контактная обработка электрическим током низкой
частоты, напряжением 220 В), являющийся одним из наиболее
эффективных методов повреждения цитоплвзмениых оболочек
клеток и увеличения сокоотдачи прн прессовании.
Обнаружено, что в результате электрической обработки рез-
ко увеличиваются показатели клеточной проницаемости Ка
309
и с/зо, в 2—2,5 раза возрастает интенсивность диффузионных
процессов, на 10—15% увеличивается выход сока прн прессо-
вании (рнс. 87).
Прн пропускании электрического тока через растительную
ткань сила его в связи с разрушением диэлектрических белко-
во-липоидных мембран постоянно возрастает н при полном раз-
рушении цитоплазменных оболочек достигает максимального
значения. Поэтому по изменению силы проходящего через клет-
ку тока можно судить о биофизическом эффекте процесса
электроплазмолиза. Поскольку электроплазмолиз является бы-
строй ротек а ющнм процессом, длящимся всего десятые — сотые
доли секунды, наиболее удобным методом измерения парамет
ров обработки является осциллографироваиие.
Типичная осциллограмма процесса электроплазмолиза яблок
прн иаприженни 220 В н толщине образца 4,5 мм показана на
рнс. 88. Процесс электроплазмолиза зарегистрирован здесь
в виде синусоидной кривой с нарастающей амплитудой, дости-
гающей максимального значения. По количеству витков, отсчи-
танных от начала включения до момента достижения макси-
мальной амплитуды, можно рассчитать время электроплазмо-
лиза (разделив количество витков на 50. поскольку в данном
случае обработка производилась переменным током частотой
50 Гц)—0,5 с.
Эффект электрической обработки в значительной мере зави-
сит от градиента потенциала (Gr, В/см), т. е. от приложенного
напряжения и расстоянии между электродами. Важным пара-
метром процесса электроплазмолиза является также время
обработки т (вс), которое в большинстве случаев находится
в обратной квадратичной зависимости от градиента потенциа-
ла: т= Лэ/Gr2, где К» — постоянная, характеризующая токоус-
тойчивость данного вида сырья. В2-с/см2.
Рнс. 87. Кинетика диффузия (а) н выхода
работки растительного сырья в течение 2 с:
t — контроль; 2 — 7Б В; 3 — 125 В: 4 — 200 В
сока (б) после электрооб-
310
g —-____________________________________________________
Рис. 88. Осциллограмма процесса электроплазмолнза
Как показала М. Ю. Казаиджнй, разные плоды и игоды не-
одинаково реагируют иа пропускание электрического тока.
Наибольшей токоустойчивостью обладают яблоки, далее сле-
дуют сливы, вишни, некоторые сорта винограда (Лидии). Как
правило, игоды значительно менее токоустойчивы, чем плоды.
Таким образом, токоустойчивость является важнейшим биофи-
зическим показателем, характеризующим вид растительного
сырья, сорт н физиологическое состояние плода. Этот показа-
тель колеблетси в пределах (1,54-17) - 104 В2«с/см2, причем,
например, для яблок, подвергнутых до электроплазмолиза из-
мельчению иа быстроходной ножевой дробилке, К, в 3 раза
меньше, чем дли плодов, разрезанных на ломтики иожом.
Токоустойчивость растительной ткани можно также харак-
теризовать экспоненциальной кривой зависимости между гра-
диентом потенциала и временем электроплазмолиза, которая
в полулогарифмической анаморфозе выпрямляется точно так
же, как и прн обработке данных о влиянии термического фак-
тора на летальное время. В аналитическом выражении
(100)
где G=const — градиент напряжения за один логарифмически А цикл; Gr»
н Огд — соответственно эталонный и данный градиент напряжения; констан-
та G составляет дли яблок 650 В/см; обозначения т* н т> те же, что и в
формуле (99).
Идентичность аналитических выражений (99) и (100) явля-
ется еще одним доказательством общности закономерностей
отмирания плодовых и микробных клеток под влиянием раз-
личных по природе экстремальных воздействий. Исследовании,
приведенные М. Ю. Казаиджий с помощью переменного тока
промышленной частоты, показали, что ианлучшие результаты
достигаются прн градиенте потенциала 1000—1100 В/см. Для
получения таких параметров достаточно приложить к электро-
дам напряжение от сети переменного тока 220 В. При этом не-
обходимое время обработки можно свести к сотым долям секун-
ды. При повышении градиента до 1500 В/см (напряжение
300 В) электроплазмолиз можно осуществить практически мгно-
венно— за тысячные доли секунды.
Сконструированный для электрической обработки плодов и
ягод аппарат — электроплазмолизатор представляет собой ro-
311
о
12 34 5 6 7 В 9 К fl
Рнс. 89. Схема включения электро-
плазмолнзатора в цепь переменного
тока напряжением 220 В:
I — однополюсный рубильник; 2 — предо-
хранитель на 50 А; 3 — амперметр на SO-
75 А: 4 — вольтметр на 250 В; 5 —конт-
рольная лампа на 220 В; 6 — блокировоч-
ный контакт; 7 — текстолитовая втулка;
В — коллекторное кольцо; 9 — щеткодержа-
тель; 10 — боковая металлическая поверх-
ность вальцов; II — заземленная станнин
ризоитальные вращающиеся навстречу друг другу цилиндриче-
ские валки—электроды, смонтированные иа металлической ста-
нине, снабженные защитным кожухом — бункером и приводи-
мые в движение от электродвигателя. Включение электроплаз-
молизатора в цепь переменного тока напряжением 220 В пока-
зано иа рис. 89.
Электроплазмолнзатор позволяет увеличить выход сока (из
яблок — до 80—81,5%, из винограда — до 82,5—82,7, из морко-
ви—до 70, из абрикосов — до 71, нз слив — до 67%), а кроме
того, облегчить последующее прессование, так как подавляю-
щая масса сока извлекается из сырья путем самопроизвольного
его вытекания при загрузке пресса и во время первого отжима.
Разработкой новых схем электрической обработки к новых
конструкций электроплазмолизаторов занимается Институт при-
кладной физики АН МССР (Б. Р. Лазаренко, Ю. А. Щеглов,
Э. В. Решетько, А. Я- Панченко, С. П. Фурсов и др.). В этом
институте были разработаны электроплазмотнзаторы камерные,
транспортерные, шнековые, барабанные, проточные и др. Осо-
бенно эффективным для такого сырья, как виноград, является
проточный аппарат, представляющий собой диэлектрическую
трубу с встроенными в нее кольцевыми электродами. Дробле-
ные ягоды с помощью мезгового насоса подаются в межэлек-
тродное пространство и подвергаются в потоке электроплазмо-
лизу: ннзкограднентному — от сети однофазного или трехфаз-
ного переменного тока частотой 50 Гц или высокоградиентио-
му — от источника электрических импульсов высокого напря-
жения. К достоинству этой конструкции относятся отсутствие
движущихся частей, электробезопасность при эксплуатации.
Электроплазмолнзатор особенно удобен для обработки жидкой,
мезги, которую можно прокачивать через трубчатый корпус
с помощью иасоса.
В заключение следует сказать, что биофизическая трактовка
проблемы сокоотдачи находится в соответствии с данными экс-
периментальных исследований, практикой работы предприятий
н дает правильную ориентировку для организации технологи-
ческого процесса в направлении повышения выходов готовой
продукции и создания малоотходной технологий плодовых со-
ков
ГЛАВА 12
СТАТИКА ПРОЦЕССА СУШКИ
ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
Пищевые растительные материалы, подлежащие сушке: кар-
тофель, зеленый горошек, морковь, столовая свекла, цикорий,
капуста, лук, морские водоросли, яблоки, груши, айва, абри-
косы, сливы, субтропическая хурма — относятся к основным
материалам овоще- и плодосушнльной промышленности.
Строение, химико-техиологические свойства, теплофизиче-
ские характеристики, термодинамические параметры влагопе-
реноса оказывают решающее влияние на прочность связи вла-
ги с материалом, перенос теплоты и влаги внутри материала
в процессе сушки.
ПОДГОТОВКА СЫРЬЯ к СУШКЕ
Картофель, морковь и столовая свекла подвергаются мойке,
калибровке, очистке (механической с применением абразивных
поверхностей, водопаровой, пароводотермической, щелочно-па-
ровой и др.), дочистке, резке, бланшировке, сульфитации. В за-
висимости от принятых схем подготовки порядок указанных
операций может меняться.
Цнкорнй при подготовке к сушке моют, инспектируют н ре-
жут на кубики.
Белокочанную капусту сортируют, удаляют кочерыжки, очи-
щают от наружных зеленых лнстьев, инспектируют, режут на
стружку, бланшируют, обрабатывают бисульфитом натрии.
Лук калибруют, инспектируют, очищают от покровных
листьев, шейки и корневой мочки, моют, режут на кружки, об-
рабатывают бисульфитом натрия.
Зеленый горошек при подготовке к сушке подвергают луще-
нию, калибровке, инспекции, бланшировке в воде.
Яблоки, айву н груши инспектируют, калибруют, моют, очи-
щают от кожицы, удаляют семенную камеру, режут, обрабаты-
вают раствором сернистой или лнмониой кислоты.
Абрикосы сортируют, калибруют, моют, разрезают на чет-
вертинки, обрабатывают раствором сернистой кислоты.
Механическая обработка сырья. Очистка и резка не сказы-
ваются иа изменении структуры материалов Удаление наруж-
ных покровных толстостенных клеток с высохшей протоплазмой
и внутренних несъедобных тканей плодов и овощей н измельче-
ние сырья на частицы способствуют увеличению поверхности
контакта с теплоносителем и ускорению процессов бланширов-
ки и сушки.
313
Частичное разрушение клеточных стенок картофеля при
чистке и резке освобождает часть крахмальных зерен из кле-
ток. Свободный крахмал при последующей блаишировке клей-
стеризуется, придает частицам картофеля клейкую структуру,
ухудшает аэродинамические условия удаления влаги прн суш-
ке. Поэтому после резки частицы картофеля подвергаются
мойке.
Сульфитация. Сульфитацию применяют для предупрежде-
ния потемнения материалов в процессе сушки и хранения.
Сульфитация проводится обработкой 0,1—0,5%-иымн раствора-
ми сульфита (NasSOa), бисульфита (NaHSO3), пиросульфита
(,\a2S30s) путем погружения в них сырья на 2—3 мин нлн оро-
шения в течение 20—30 с: картофеля — после очистки и блан-
шировки, капусты и моркови — после блаишнровки, яблок, ай-
вы, груш и абрикосов — после резки.
Растворы сернистой кислоты и ее солей являются сильными
восстановителями, инактивируют окислительные ферменты и
тем самым тормозят процессы ферментативного потемнения.
Кроме того, в процессе сульфитации SO2 присоединяется к сво-
бодным карбонильным группам редуцирующих сахаров, предо-
храняя их от реакций меланоидинообразовання.
При сульфитации нарушается проницаемость клеточные
оболочек. В сульфитированных материалах лучше сохраняются
цвет, содержание аскорбиновой кислоты, но значительно разру-
шается витамин В|, а у лука теряется острота вкуса и запаха
из-за взаимодействия SO2 с эфирными маслами.
В сушеных материалах содержание SO2 не должно превы-
шать (в %): в картофеле — 0,04; капусте — 0,06; в остальных —
0.01.
Тепловая обработка (блаишировка). Лук, цикорий, хурму,
яблоки, груши, айву, абрикосы ие подвергают тепловой обработ-
ке, они поступают на сушку без существенного изменения
структуры, химического состава, коллоидных свойств.
Бланшировку картофеля, моркови, столовой свеклы, капу-
сты и зеленого горошка применяют для лучшей сохранности их
в процессе сушки и последующего хранения, а также для луч-
шей восстанавливаемости сушеных материалов. При блаиши-
ровке инактивируются окислитетыю-восстановительные гидро-
литические ферменты и эстеразы в результате свертывания бел-
ковых носителей ферментов путем изменения конфигурации
белка Разрушение ферментов предохраняет сырье от потемне-
ния, способствует сохранению вкуса, цвета, аромата, консистен-
ции материалов.
Режим бланшировки определяется реакцией иа пероксида-
зу— наиболее термоустойчивый фермент. Для его инактивации
температура в центре частицы должна быть около 88 °C.
А. Н. Бах и А. И. Опарин установили, что пероксидаза
и другие ферменты после нх инактивации теплом могут реге-
314
нернроваться. Поэтому нужно предусматривать такой режим
бланшнровкн, при котором невозможна последующая регенера-
ция ферментов.
Режимы блаишнровки зависят от температуры и вида сре-
ды» продолжительности процесса и размера частиц. Бланши-
ровка нарезанных картофеля и овощей производится в водя-
ных или паровых блаишнрователях при температуре воды или
насыщенного пара 94—100°C в течение 3—8 мин. Бланширов-
ка в воде приводит к значительно большим потерям водораст-
воримых веществ по сравнению с бланшировкой паром.
В процессе тепловой обработки перед сушкой растительная
ткань претерпевает значительные изменения. Наибольшим из-
менениям в высококрахмалистых картофеле и зеленом горошке
подвержен крахмал. Хотя содержание крахмала в картофеле
составляет 70—80%, а в зеленом горошке свыше 40% всех су-
хих веществ, до бланшировки ои не оказывает заметного влия-
ния иа консистенцию этих продуктов, так как зерна крахмала
мало гидратированы. При нагревании до температуры 46 °C
зерна крахмала набухают, увеличиваются в объеме за счет
поглощения воды из цитоплазмы клеток. При дальнейшем на-
гревании, когда температура в клетках достигает 59°C, начи-
нается клейстеризация крахмала, которая заканчивается при
температуре 65°C. При этом крахмальные зерна значительно
увеличиваются в объеме, их мембраны лопаются и крахмал
заполняет все содержимое растительной клетки серой массой,
контуры клеток становятся малозаметны. Клейстернзованнын
крахмал определяет консистенцию бланшированных картофели
и зеленого горошка.
При бланшировке нзменяетси конфигурация молекул белка,
происходит его денатурация при температуре ткани выше 63 °C.
Денатурация белка приводит к усадке и уплотнению раститель-
ных тканей, к уменьшению их гидрофильности. Тем самым
создаются лучшие условии для сушки, но ухудшается набухае-
мость и развариваемость сушеных материалов.
Прн бланшировке, когда ткаиь нагревается до температуры
60—65°C, происходит гидролиз нерастворимого протопектина
срединных пластинок и стенок клеток в растворимый пектин.
В результате этого уменьшается прочность сцепления клеток,
нарушается избирательная проницаемость клеточных мембран.
До нагревания растительные клетки находятся в иаприженном
упругом состоянии тургора, при котором протопласт плотно
прижат к оболочке и осмотическое давление в клетках колеб-
лется от 0,5 до 1,0 МПа. При бланшировке вследствие потери
полупроницаемости клеточных оболочек состояние тургора ис-
чезает, наступает явление плазмолиза, давление по обе сторо-
ны клеточной оболочки выравнивается, цитоплазма сжимаетси,
оболочка сморщивается, часть влаги переходит из клетки
в межклеточные пространства и сосудистые системы, вытесняя
оттуда воздух.
315
В малокрахмальных моркови, свекле, капусте и др. часть
вытесненной влаги становится несвязанной, а в высококрач-
мальных материалах эта влага захватывается крахмальными
зернами.
Бланшированные частицы картофеля, зеленого горошка»,
моркови, столовой свеклы, капусты теряют хрупкость, приобре-
тают эластичность, упругость. Это объясняется заменой возду-
ха и газов в межклеточных пространствах влагой, денатурацией
белка цитоплазмы, образованием мостиков кальция между мо-
лекулами пектина, так как карбоксильные группы пектина, ос-
вободившиеся в результате гидролиза протопектина, реагируют
с ионами кальции.
Предварительная тепловая обработка сырья не всегда при-
водит к убыстрению процесса сушки. Так, при бланшировке
высококрахмалистых картофеля и зеленого горошка, а также
высокосахаристой столовой свеклы процесс сушки замедляет-
ся, в капусты и моркови — ускоряется (табл. 36).
Замедление процесса сушки бланшированных картофели и
зеленого горошка можно объяснить клейстеризацней крахмала.
Набухшие зерна клейстеризованного крахмала поглощают сво-
бодную влагу, при этом образуется и адсорбциоиио связанная
влага, и замедление обезвоживания бланшированных материа-
лов происходит на всех этапах сушки.
Таблица 36
Материал	Темпера- тур* суш- ки, ®С	Подготовке перед сушкой	Продолжительность сушки (е мни) до остаточного влвгосодержання. %
			100 | 60 | 30 | 20 | 10
Картофель	120	Без обработки	22,5	41	53,5	63	80
ЮхЮхЮмм		Бланш кровка	27	50	66	77	96-
	100	Без обработки	27	44	Ь8	—	—
		Бланшнровка	33	67	91	—	—
	80	Без обработки	39	80	92	—	—
		Бланшнровка	38	78	95	—	—
Зеленый горо-	ПО	Без обработки	9,5	15	—	—	—
шек		Бланшнровка	10,5	19,5	—	—	•—
	90	Без обработки	12,5	22,5	—	—	-—
		Бланшнровка	17	27,5	-—	—	—
Свек та	120	Без обработки	18	24,5	31	36	43
10x10x10мм		Бланшнровка	21	29	34	40	47
	80	Без обработки	31,5	46.5	59.5	—	—
		Бланшнровка	36	61	83	—	—
Капуста	140	Без обработки	11.5	14	15	16	—
		Бланшнровка	9	10.5	11.5	12	.—
	80	Без обработки	32	38	40	48	—
		Бланшнровка	25	29	32	39	
Морковь	120	Без обработки	21	28	33.5	37	45
ЮхЮхЮ мм		Бланшнровка	19	27	32.5	37	42
ГТ р нм еч • в я е. Приведенные данные получены прн сушке указанных материалов
• развито* стадии кипящего слоя при следующих одинаковых параметрах: удельной на-
грузке материала, скорости, температуре н влажности нагретого воздуха. Первоначала-
иые значения илагосодержания каждого материала приведены к одинаковым величинам.
316
Прн бланшировке свеклы сахарный сироп (среди сахаро»
свеклы преобладает сахароза) проникает в межклеточные про-
странства и закупоривает поры, тем самым затрудняется удале-
ние влаги при последующей сушке. Ускорение сушки бланширо-
ванных моркови, капусты объясняется уменьшением прочности
сцепления клеток, потерей полупроницаемости клеточных обо-
лочек, выделением влаги и слабовязких растворов в межкле-
точные пространства.
Бланшнровка картофеля и других материалов проводится не
столько для ускорения процесса сушки, сколько для улучшения
сохранности и восстанавливаемости сушеных материалов. Так»
например, бланшнровка картофеля, хотя и приводит к некото-
рому замедлению процесса сушки, значительно улучшает его
технологические показатели: ускоряется развариваемость блан-
шированного картофеля после сушки (приблизительно вдвое),
увеличивается иабухаемость.
свойства влажных растительных материалов
как ОБЪЕКТОВ сушки
Растительные ткани состоят из морфологических и функцио-
нально однородных клеток, которые соединяются в ткань с по-
мощью срединных пластинок, тяжей протоплазмы — плазмо-
десм и непрерывной водной фазы. Срединная пластинка состоит
из гемицеллюлоз и пектиновых веществ.
Растительные материалы как объекты сушки отличаются от
химических, строительных, топливных и других материалов не-
живой природы клеточным строением с незначительным содер-
жанием свободной влагн. Вода всегда связана с компонентами
и образует растворы.
Основной активной частью клетки является протоплазма,
состоящая из цитоплазмы и ядра. Протоплазме имеет общую
трехслойную наружную клеточную оболочку, а десятки струк-
турных элементов клетки окружены мембранами. Переплетаю-
щаяся система мембран делит клетку на замкнутые отдельные
объемы водной фазы, и удаление воды из ннх требует преодо-
ления проницаемости мембран.
Наружные клеточные оболочки включают в себя фибриллы
(нити) целлюлозы, цементированные пектинатами кальция и
магния. Клеточная оболочка ряда растительных тканей содер-
жит ферменты, способствующие переводу веществ в мембранах
из нерастворимого состояния в растворимое. Полупроницае-
мость мембран и наружной оболочки обеспечивает деятельность
клетки как осмотической системы. Клеточные мембраны тол-
щиной около 75 А отличаются избирательной проницаемостью,
замедляют скорость движения молекул в клетку и из иее. Да-
же для чистой воды проницаемость мембран составляет около
10 е м/с, что в 100 тыс. раз меньше скорости диффузии слоя
воды
317
Цитоплазма клетки представляет собой сложный раствор,
включающий 70—90% воды, органические и минеральные ве-
щества. Цитоплазма одновременно обладает свойствами жид-
кости и твердого тела в зависимости от физиологического со-
стояния клетки, что проявляется в способности клетки к вязко-
му течению и упругой деформации. Вода в клетках образует
коллоидные растворы и эмульсии с растворенными веществами.
В клетках паренхимы протопласт заполняется включения-
ми— отложениями белка, крахмала, масел. В растительных
клетках больше всего крахмала.
Существует большое разнообразие форм и функций различ-
ных клеток в зависимости от нх назначения. Морфология клет-
ки меняется с возрастом, физиологическим состоянием и внеш-
ними условиями. Клетки молодой развивающейся ткаин плот-
но соприкасаются между собой. По мере созревания в средин-
ной пластинке появляются трещины, между клетками образу-
ются мелкие пустоты. Такие воздушные канальцы образуются
во всех уголках клеток, и создается разветвленная сеть воздуш-
ных канальцев0
В картофеле, овощах и плодах основная роль принадлежит
паренхимным клеткам с округлой или многогранной невытяну-
той формой. Предохраняющими покровными тканями служат
эпидермис и перидерма. Сложная перидерма состоит нз одного
слоя живых клеток и целлюлозных двойных стенок, наружный
слой покрыт суберином и отмирает.
Ткани растительных материалов богаты высокополнмерами:
белками, углеводами н липидами. Белковые вещества относятся
к набухающим коллоидам, способным поглотить до 250% воды-
Крахмал при температуре до 50°С является малонабухающим
коллоидом, но при нагревании свыше 55°C он клейстеризуется
и становится хорошо набухающим.
При сушке пищевых растительных материалов помимо их
общего обезвоживания происходят различные превращения
составляющих их компонентов. Для правильного проведения
процесса сушки, т. е. при такой организации процесса, когда
теряется минимальное количество питательных веществ, необхо-
димо знать биохимический п физико-химический состав сырья,
подвергаемого сушке.
Картофель является важнейшим продуктом питания, и
производство его в сушеном виде год от года растет.
Клубень картофеля состоит из кожнцы, коры, кольца сосу-
дистых пучков и сердцевины. Кожица толщиной от 0,3 до 1 мм
и большая часть коры удаляются при подготовке картофеля
к сушке. Кора состоит из крупных паренхимных клеток, запол-
ненных крахмальными зернами н белковыми кристаллами.
Кольцо сосудистых пучков содержит три отдельные большие
группы, между которыми находятся мелкие пучки кольчатых
« спиральных сосудов, предназначенных для передачи питатель-
318
ных веществ из листьев в клубень и от середины клубня
к глазкам.
Сердцевина клубия состоит из внешней зоны, рыхлых клеток
и внутренней звездообразной центральной части в виде полу-
прозрачной ткани, в клетках которой находится больше воды,
чем во всех других частях клубня.
Химический состав картофеля подвержен значительным ко-
лебаниям в зависимости от сорта, климатических условий, аг-
ротехнических мероприятий и т.д. Общее содержание съедоб-
ной части картофеля составляет 75% массы клубней.
В среднем в съедобной части картофеля содержатся (в %
к общей массе): вода — 75; белок — 2; жиры —0,4; моно- и ди*
сахариды—1,3; крахмал—16; клетчатка — 1; органические
кислоты — 0,11; минеральные вещества —1,1. В 100 г съедобной
части картофеля содержится минеральных веществ, витаминов
и аминокислот (в мг): натрия — 28; калия — 568; магиня — 23;
кальция — 10; фосфора — 58; железа — 0,9; р-каротнна — 0,02;
Bi—0,12; В2—0,07; РР—1,3; С — 20; общее количество амино-
кислот—1892, в том числе незаменимых: валина—122; изо-
лейцина— 86; лейцина—128; лизина—135; метионина — 26;
треонина — 97; триптофана — 28; фенилаланина — 98. Эиергети-
ческаи ценность картофеля 343 кДж. Активная кислотность
клубней pH 5,8—6,2.
Крахмал составляет 70—80% сухого вещества клубней и на-
ходится в цитоплазме клеток в виде слоисторасположенных
овальных или эллиптических зерен с толстой оболочкой разме-
ром от 3 до 120 мкм. Крахмал состоит из двух компонентов:
амилозы — линейного полимера глюкозы с небольшим количе-
ством боковых цепей или без иих (19—22% крахмала) и ами-
лопектина— разветвленного полимера с боковыми цепями
(78—81% всего крахмала). Амилоза не содержит фосфора, хо-
рошо растворима в теплой воде, дает нестойкие растворы не-
высокой вязкости; реакция иа йод — синее окрашивание. Ами-
лопектин содержит в 100 г 50—100 мг фосфора, трудно раство-
ряется в воде, только при длительном нагревании при 120°С
получаются вязкие, стойкие растворы; с раствором йода дает
красно-фиолетовую окраску. В крахмале амилопектин образует
подобие каркаса, в котором распределяются молекулы амилозы.
Содержание сахаров в картофете колеблется в зависимости
от сорта, почвы, климата, условий хранения. При низких поло-
жительных температурах хранения количество сахаров в карто-
феле возрастает и, наоборот, при повышенных температурах
хранения количество сахаров уменьшается за счет синтеза лк
в крахмал. При производстве сушеного картофеля предельное
содержание редуцирующих сахаров и общего сахара ие должно
превышать соответственно ОД и 1%, чтобы не произошло потем-
нения сушеного продукта. Поэтому в зимнее время картофель,
Доставленный из хранилищ, должен перед переработкой выдер-
живаться в течение 2—3 недель при температуре 18—20°C.
31Э
Белок картофеля составляет значительную долю в общем
балансе веществ и по пищевой ценности превосходит белки дру-
гих растений, в том числе и пшеницы, отличается хорошей ус-
вояемостью (до 73,9%). Основная масса белков картофеля —
ту бери иа состоит из солерастворимых глобулинов и водораство-
римых альбуминов. Потемнение нарезанного картофетя связано
с окислением тирозина.
Насыпная плотность картофеля 650—730 кг/м3, коэффициен-
ты трения о железо и дерево 0,36, о бетой — 0,39.
Морковь красная отличается повышенной сахаристо-
стью, хорошей перевариваемостью, служит источником кароти-
на, солей кальция, фосфора и железа. Корнеплод состоит из
двух слоев: внешнего — коры и внутреннего — древесины.
Внешний слой, интенсивно окрашенный, нежный и сладкий,
состоит из паренхимных ситовидных трубок. Внутренний слой
более светлого оттенка состоит из сосудистых пучков. Поверх-
ность моркови покрыта вторичной корой, илн кожицей, в кото-
рой размещены чечевички, осуществляющие паро- и газообмен
Красно-оранжевая окраска обусловлена наличием пигмента
каротиноида. Лучшими сортами для сушки являются Нантская,
Шантане, Несравненная, Юбилейная. Московская зимняя и др.
Средний химический состав съедобной части моркови (в %
к общей массе): вода — 88,5; белкн — 1,3; жиры — 0,1; моио-
и дисахариды — 7; крахмал — 0,1; клетчатка—1,2; органиче-
ские кислоты — 0,13; зола — 1. Средн сахаров преобладает саха-
роза, в меньшей степени содержатся глюкоза и фруктоза.
В 100 г съедобной части моркови содержится минеральных ве-
ществ и витаминов (в мг): натрия — 21; калия — 200; кальция —
51; магния — 38; фосфора — 55; железа — 0,7; р-каротииа— 9
В|—0,07; РР — 1; С — 5; Е — 0,63. Активная кислотность мор-
кови 5,8—6,3.
Плотность моркови 970—1000 кг/м3, насыпная плотность
650 кг/м3, энергетическая ценность 100 г составляет 137 кДж.
Столовая свекла сортов Бордо, Египетская, Несравнен-
ная, используемых в основном для сушки, имеет плоскую и
плоско-округлую форму, темно-красный цвет мякоти без белых
колец.
Корень включает в себя концентрические кольца, состоящие
из паренхимы и погруженных в нее сосудистых пучков. Каждый
пучок состоит из вертикальных рядов ситевидных трубок.
Средний химический состав съедобной части (в % к общей
массе): вода — 86,5; белкн — 1,5; моно- и дисахарнды — 9; крах-
мал— 0,1; клетчатка — 0,9; органические кислоты — 0,15; зо-
ла — 1,0.
В свекле находится особое белковое вещество — бетаин
в количестве 0.02 — 0,14%, который является источни-
ком холина.
•320
Из сахаров в свекле преобладает сахароза (83%). Пекти-
новые вещества свеклы в количестве 0,7—2% иа общую массу
имеют малую желеобразующую способность.
Средний состав минеральных веществ и витаминов (в мг иа
100 г съедобной части): натрий — 86; калий — 288; кальций—•
37; магний — 43; фосфор — 43; железо — 1,4; р-каротии — 0,1;
В,— 0,02; В2 — 0,04; РР —0,2; С—10. Съедобная часть свеклы
составляет 75—80%; энергетическая ценность 100 г съедобной
части 172 кДж. Насыпная плотность свеклы 650—780 кг/м3,
средняя плотность 1016 кг/м3.
Цикорий, являющийся ценным сырьем кофецикориой про-
мышленности, служит добавкой в натуральный кофе, чайный
и кофейный напитки, улучшающей вкус, аромат, усиливающей
интенсивность окраски, повышающей содержание экстрактив-
ных веществ.
Корень цикория белого цвета сильно развит, имеет кониче-
скую, цилиндрическую и веретенообразную форму. Внутренняя
часть корня состоит из паренхимных клеток камбия, располо-
женного между вертикальными ситовидными трубками.
Средний химический состав (в % к общей массе): вода —
75—77; углеводы—17—21 (в том числе инулин—14—18); азо-
тистые вещества—1,2; жиры — 0,6; клетчатка—1,7; зола—1,0.
Важнейшей составной частью цикория является инулин
(СбНюО5)з — высокомолекулярный полисахарид, состоящий из
28 остатков фруктозы. Растворим в воде, под действием фер-
мента инулазы и разбавленных кислот гидролизуется до фрук-
тозы. Глюкозид ннтибнн придает цикорию специфический горь-
кий вкус.
Белокочанная капуста состоит нз листьев и коче-
рыжки—твердого утолщенного стебля. Листья капусты состоят
из эпидермиса с устьичным аппаратом, полисадиой и губчатой
тканей, сосудистопроводящих пучков и водоносных клеток.
Съедобная часть белокочанной капусты составляет 80%.
Средний химический состав съедобной части (в % к общей
массе): вода —90; белок—1,8; жнры — 0,1; моно- и дисахари-
ды— 4,6; крахмал — 0,1; клетчатка — 1; органические кислоты —
0,26; зола 0,7.
В капусте содержатся все незаменимые аминокислоты. Она
богата микроэлементами, такими, как кобальт, фтор, йод, бор.
содержит значительное количество (0,03—0,44%) органической
серы.
В 100 г съедобной части капусты содержится минеральных
веществ и витаминов (в мг): натрия—13; калия — 185; каль-
ция— 48; фосфора — 31; магиня—16; железа — 0.06; витамина
С —45; Bi —0,03; В2 —0,04; РР —0,14; Е —0,06.
Энергетическая ценность 100 г капусты составляет 133 кДж,
Температура замерзания минус 2—3°С; насыпная плотность
Кочанов 650 кг/м3.
21—90S
321
Лук репчатый состоит нз чешуй. Наружный слой — су-
хие чешуи, под ними —чешуи в виде мясистых, видоизмененных
основании листьев, служащих местом отложения запаса пита-
тельных веществ. Чешуи охватывают одна другую кольцевид-
ными иесросшимнся слоями и развиваются на укороченном
стебле — донце. Нижняя отмирающая часть донца — пятка силь-
но разрастается, образуя ветвистые мозолистые утолщения.
В зависимости от сорта форма луковиц может быть плоской,
округлой, овальной. Для сушки применяют острые сорта лука
с белым цветом внутренних чешуй.
Средний химический состав репчатого лука (в % к общей
массе): вода — 86; белкн—1,4; моно- и дисахариды — 9; крах-
мал— 0,1; органические кислоты — 0,14; клетчатка — 0,7; зола —
1,0. Активная кислотность лука pH 5,4—5,9, титруемая кислот-
ность 0,15%. Средн сахаров преобладает сахароза. Лук богат
азотистыми веществами, из ннх больше половины приходится
на белковый азот, в котором находятся все незаменимые ами-
нокислоты и витамины. Минеральные вещества и витамины
(в мг иа 100 г лука) представлены: натрием —18; калием —
175; кальцием — 31; магнием—14; фосфором — 58; железом —
0,8; В, —0,05; В2 —0,02; РР —0,2; С—10; Е —0,2. Энергетиче-
ская ценность 100 г лука составляет 172 кДж.
Лук обладает фитонцидной активностью; в 100 г лука содер-
жится до 60 мг эфирного масла, которое придает ему специфи-
ческий резкий вкус н запах.
Зеленый горошек, используемый для сушки, должен
находиться в технической стадии зрелости. Применяют недозре-
лые мелкосеменные мозговые и гладкозериые лущильные сорта
гороха. В каждом бобе содержится 6—8 семян. Семена мозго-
вых сортов имеют угловато-квадратную форму, сдавленную
с боков, с морщинистой поверхностью, нежной консистенцией,
светло-зеленого либо темно-зеленого цвета. Гладкозерные семе-
на имеют гладкие, округлые зерна. Мозговые сорта ценятся
выше гладкозерных нз-за большего содержания в них витами-
нов, сахаров и более нежного вкуса.
Средний химический состав съедобной части (в % к общей
массе): вода —80; белки — 5; моно- и днсахарнды — 6; крах-
мал— 6,8; клетчатка — 1; органические кислоты — 0,1; зола —
0,8. По мере созревания гороха количество крахмала в нем воз-
растает, а сахара соответственно уменьшается, появляется гру-
бый вкус.
Зеленый горошек богат азотистыми веществами, в том чис-
ле незаменимыми аминокислотами.
В состав минеральных веществ и витаминов входят (в мг иа
100 г): натрий — 2; калий — 285; фосфор—122; магний — 38;
кальций — 26; железо—0,7; р-каротнн — 0,4; Bi — 0,34; В2 —
0,19; РР —2; С —25; Е —2,6.
Энергетическая ценность 100 г составляет 301 кДж.
322
Плотность зерен гороха 1020—1040 мг/м3, насыпнан плот-
ность в бобах колеблется от 364 до 650 кг/м3.
Яблоки состоят из кожицы, мякоти, семенного гнезда и
чашечки с семенами. Внутри семенного гнезда имеется пять се-
менных камер с пергамеитовидиыми стенками. Мякоть плода
характеризуется большими паренхимными клетками и межкле-
точными пространствами. Сорта яблок различаются по консис-
тенции мякоти, вкусу, аромату, состоянию и цвету кожицы.
Для сушки используют кислые и кисло-сладкие плоды летних,
осенних и зимних сортов.
Средний химический состав яблок (в % к общей массе): во-
да—86,5; белки — 0,4; моно- и дисахариды — 3; крахмал —0,8;
клетчатка — 0,6; органические кислоты — 0,7; зола—0,5.
Среднее содержание минеральных веществ и витаминов
(в мг иа 100 г съедобной части): натрий — 26; калий — 248;
кальций—16; магний — 9; фосфор —11; железо — 0,6; р-каро-
тии — 0,3; В]—0,03; В2— 0,02; РР — 0,3; С—16. Плотность
660—860 кг/м3, насыпная плотность 585—650 кг/м3.
Груши состоят из кожицы, мякоти, семейного гнезда, се-
менных камер и семян. Семенное гнездо слабо очерчено сосу-
дисто-волокнистыми пучками — прожилками и отделяется слоем
одревеиевших клеток — зернышек. В мякоти находятся камени-
стые склеренхимные клетки, служащие опорными элементами
для паренхимных клеток мякоти плода. Средний химический
состав съедобной части (в % к общей массе): вода — 87,5; бел-
ки— 0,4; моно- и дисахариды — 9; крахмал — 0,5; клетчатка —
0,6; органические кислоты — 0,3; зола —0,7. Активная кислот-
ность pH 4,4.
В состав минеральных веществ и витаминов входят (в мг иа
100 г): калий—155; натрий—14; кальций—19; фосфор—16;
магний—12; железо — 0,45; р-каротии — 0,01; Bi — 0,02; В2 —
0,03; РР —0,1; С—5; Е —0,36.
Айва, как и яблоко, состоит нз кожицы, мякоти, семенно-
го гнезда, семейных камер и семян. Различают айву по толщи-
не, цвету и степени опушеииости кожицы, цвету и консистенции
мякоти, форме и размеру семенных гнезд.
Средний химический состав (в % к общей массе): вода —
86,5; общее количество углеводов—12,3 (в том числе фрукто-
за 6,3, глюкоза 2,2, сахароза 1,0, пектиновые вещества 1,1, клет-
чатка 1,7); минеральные вещества—0,6; белок — 0,6. В айве
содержится от 0,13 до 1,83% дубильных веществ, 18 мг иа
100 г аскорбиновой кислоты. Ароматическое вещество айвы со-
стоит в основном из энаитово-этилового и пеларгеново-этилово-
го эфиров, устойчивых к теплу.
В 100 г съедобной части айвы содержится (в мг): калия —
144; кальция — 23; магния—14; фосфора — 24; железа — 3,0.
Абрикосы состоят нз кожнцы, мякоти н гладкой твердой
косточки с ядром. В зависимости от сорта различают абрикосы
по форме плодов, цвету и степени опушеиностн кожицы, кон-
21*	323
систенцин мякоти. Мякоть составляет более 85% массы плода.
Для сушки рекомендуются плоды в технической стадии зрело-
сти с яркой оранжевой окраской, плотной хрящеватой мякотью.
Средний химический состав абрикосов (в % к общей массе):
вода — 86; белки — 0,9; моно- и дисахариды—9; клетчатка —
0,8; органические кислоты —1,3; зола - -0,7. Минеральные веще-
ства и витамины (в мг на 100 г съедобной части) представле-
ны: натрием — 30; калием — 305; кальцием — 28; магнием—19;
фосфором — 26; железом — 0,65; р-каротином — 1,6; Bi — 0,03;
В2 —0,06; РР —0,7; С— 10; Е —0,95.
ВЛАЖНОСТЬ И ВЛАГОСОДЕРЖАНИЕ МАТЕРИАЛА
Всякий влажный растительный материал состоит из
твердой, жидкой н газообразной фаз. Твердая фаза имеет
твердый скелет в виде кристаллической решетки или каркаса
хаотического строения. Жидкая фаза характеризуется подвиж-
ностью частиц, несжимаемостью, почти неизменной плотностью,
мало зависящей от давления и температуры. Газообразная фа-
за отличается сжимаемостью, высоким значением объемного
расширения. Газы в пищевых материалах могут занимать опре-
деленный объем, но масса их незначительна по сравнению
с массой твердого вещества и жидкости. Поэтому в сушильных
процессах влажный материал рассматривается как смесь абсо-
лютно сухого вещества и влаги:	где М н — соот-
ветственно масса влажного и абсолютно сухого материала, кг;
W — масса влаги, кг.
Влажность материала w° определяется отношением массы
влаги к общей массе влажного материала:
a*=^-|M = xW100-	<101>
Влажность материала w° изменяется от 0 при (абсо-
лютно сухой материал) до 100% при Мс=0 (чистая вода).
Обозначим массу материала влажностью и/i0 до сушки че-
рез Mi, массу материала влажностью w2° после сушки через 7Иг.
Тогда количество испаренной влаги
07=241—24,.	(102)
В процессе сушки масса абсолютно сухого материала не из-
меняется : Мс=М (100—w°) /100=const.
Обозначим массу абсолютно сухого вещества до сушкн
Л!С1 = мг (100—«Л/ЮО.
после сушки
24С1 = 24, (100— wa»)/100.
Из равенства	следует, что
Mt (too — u/)/100 = 24я (100 — w,«)/l00.	(103)
324
Из уравнения (103) с учетом равенства (102) получим урав-
нение массы испаренной влаги в процессе сушки:
W— Ш-®	— и>„°
F =	100 —wa°	100 —u1!0 •	(104)
Влажность материала w° характеризует материал в стацио-
нариых условиях, но в процессе сушки этой величиной нельзя
пользоваться, так как масса влажного материала в ходе про-
цесса сушки непрерывно уменьшается. Неизменной при сушке
остается лишь масса абсолютно сухого вещества Л4С-
В сушильной технике пользуются понятием влагосодержа-
ния материала, выражаемого в %
а/С—10(Л7/Л!с,
либо в кг/кг
И=г/Мс.
Влагосодержаине материала изменяется от 0 при ГГ=О (аб-
солютно сухой материал) до бесконечности (оо) при Мс=0
(чистая вода).
Масса абсолютно сухого материала с учетом его влагосо-
держания
100
100+nf =const.
Аналогично (104) количество испаренной влаги в процессе
сушки
tt'.c-ИАС---------WaC
W = M1 100 4-WjC “ ма ioo + wac •	<105>
Пересчет влагосодержаиия wc на влажность w° материала,
и наоборот, производится уравнениями
Виды связи влаги с материалом. Для удаления нз мате-
риала влаги необходимо разрушить их связи. Связи могут быТь
различными (по П- А. Ребнндеру): химической, физико-химиче-
ской и физико-механической, причем в каждой из этих групп
различают химическую, адсорбционную, осмотическую и капил-
лярную связь влаги с материалом. П. А. Ребиидер предложил
классифицировать формы связи иа основе энергии, затраченной
на нарушение связи воды со скелетом твердого тела прн сушке
материала.
Связь влаги с материалом характеризуется величиной сво-
бодной энергии изотермического обезвоживания — работой, не-
обходимой для удаления 1 моля воды прн постоянной темпера-
туре без изменения состава вещества прн данном влагосодер-
жаиин. Энергия, затраченная иа удаление 1 кг/моль воды нз
325
влажного материала, определяется по уравнению
А = —ЯТ1п-~ = —ЯГ1п q>.
где А— энергии связи влаги, Дж/моль; R— универсальная газовая посто-
янная, Дж/(моль-К); Ли—давление насыщенного пара над свободной по-
верхностью воды при данной температуре, Па; Ле—давление равновесного
пара над влажным материалом с влагосодержанием шс прн той же темпе-
ратуре, Па; <р — относительная влажность воздуха, доли единицы.
При наличии в материале свободной влаги hH=ha и 4 = 0.
По мере удаления влаги прочность связи ее с материалом уве-
личивается и энергия связи влаги А возрастает.
Химически связанная влага характерна для воды,
связанной в виде гидроксильных ионов, и воды, заключенной
в кристаллогидраты. Первая образуется в результате химиче-
ского взаимодействия в определенном стехиометрическом соот-
ношении, при котором вода как таковая исчезает. Удалить эту
влагу можно только в результате химического взаимодействия,
реже прокаливанием. Кристаллогидратная вода входит в струк-
туру кристалла и удаляется только прокаливанием. Химически
связанная влага наиболее прочно связана с материалом, обла-
дает максимальной энергией связи с материалом и при сушке
не удаляется. В расчетах ее ие учитывают.
Адсорбционно-связанная влага — вид физико-хи-
мической связи. Молекулы вещества на поверхности раздела,
в отличие от молекул, размещенных внутри, находятся в неурав-
новешенном состоянии (рис. 90,а). В объеме жидкости молеку-
лы, совершающие непрерывное хаотическое движение, уравно-
вешены воздействием соседних молекул. Молекулы жидкости,
расположенные на поверхности раздела с воздушной средой,
также непрерывно движутся и обмениваются импульсами уда-
ров с молекулами данного объема. Но так как плотность веще-
ства значительно больше плотности окружающей паровоздуш-
ной среды, то они остаются неуравновешенными. Поэтому мо-
лекулы жидкости в поверхностном слое обладают свободной
энергией поверхностного натяжения о. Под действием этой
энергии молекулы, обладающие меньшей связью между собой,
притягиваются. Поверхностный слой жидкости оказывает огром-
ное давление иа всю массу.
Тонкодисперсиое и растворимое состояние гидрофильных
сухих веществ создает огромную поверхность раздела, что при-
водит к появлению значительной поверхностной энергии. На
внутренних и внешних поверхностях раздела под действием из-
быточной поверхностной энергии происходит адсорбция—погло-
щение молекул воздуха и водяного пара из окружающего про-
странства. Наряду с преобладающей адсорбцией происходят
также абсорбция — поглощение и проникновение влаги внутрь
вещества, их химическое взаимодействие — хемосорбция.
Адсорбциоиио-связаииая влага (особенно первый слой мо-
лекул— моиомолекулярный) наиболее прочно связана с веще-
326
ством- В последующих
сдоях энергия связи по-
стоянно уменьшается и
свойства полиадсорбциои-
иой влаги приближаются
к свойствам обычной во-
ды.
Прн образовании мо-
иомолекуляриого слоя ад-
сорбционной влаги выде-
ляется теплота адсорбции
и происходит сжатие объ-
ема— контракция систе-
мы (объем набухшего те-
ла меньше суммы объе-
мов материала и погло-
щенной влаги).
Удаление адсорбци-
онной влаги при сушке
Рис. 90. Схемы ыежыолекулярного взаи-
модействии:
а — молекулярных сил притяжении: б — сил по-
веркностного натяжении с каплей жидкости: в —
стенкн с каонллярно-свяэаннов влагой
О
связано с дополнительным расходом энергии на теплоту ад-
сорбции и иа обязательное превращение воды в пар. Моиомо-
лекуляриый слой адсорбционной влаги удаляется в конце про-
цесса сушки.
Осмотически связанная влага, также являющаяся
видом физико-химической связи, поглощается материалом, как
и обычная вода, без выделения теплоты и контракции системы,
прн сушке перемещается внутри материала без фазового прев-
ращения в виде жидкости. Осмотически связанная влага (влага
иабухаиня илн влага, иммобилизованная внутри клеток колло-
идной оболочкой) образуется в результате диффузии раство-
рителя через полупроницаемую перегородку под действием ки-
нетической энергия молекул. Диффузия идет из области с бо-
лее высоким парциальным давлением (с меньшей концентра-
цией сухих веществ в растворе) в область с меньшим парциаль-
ным давлением (с большей концентрацией сухих веществ).
Осмотическое давление (сила, обусловливающая диффузию
молекул со средней кинетической энергией) указывает, насколь-
ко давление воды в растворе меньше, чем в чистой воде при
равных температурах и атмосферном давлении. Для растворов
величина осмотического давления
Ро» = ~у RT=CRT.
где п — число молей растворенного вещества; V—объем раствора; С — мо-
лярная концентрация раствора; R — универсальная газовая постоянная; Т —
температура.
Осмос не зависит от наружного давления. Энергия связи
осмотической влаги А=— /?Т1пл0 где л0 —молярная доля во-
ды в растворе. ло=1—ль где П\— молярная доля растворенного
вещества.
327
Осмотически связанная влага удаляется в начале сушки.
Капиллярно-связанная влага — вид механической
связи. Смачивание происходит при соприкосновении капли во-
ды с твердой и газообразной средами. Это происходит в капил-
лярах. На поверхности твердого тела капля воды (рнс. 90» б)
может принимать различную форму в зависимости от соотно-
шений поверхностного натяжения между воздухом и водой 01-2,
водой и твердым телом о2-з, воздухом и твердым телом oi-3.
Прн Qi-3>O2-3+ai-2cos0 капля расплывается на поверхности
твердого тела; при O]-3<«72-3+oi-2COs0 капля сжимается, стре-
мясь принять форму шара, и твердое тело плохо смачивается;
при О|-3=а2-з+а1-2 cos0 наступает равновесие.
Краевой угол 0 — угол смачивания образуется касательной,
проведенной к поверхности капли, cos 0 определяет степень сма-
чивания твердой поверхности. При 0<9О° поверхность хорошо
смачивается, причем чем меньше 0, тем лучше смачивание. Пол-
ное смачивание наступает прн 0 = 0.
Крутизна мениска зависит от диаметра капилляра: чем
меньше диаметр, тем больше крутизна мениска и меньше ра-
диус кривизны мениска. Из рнс. 90, в, следует, что угол АВО = 0.
Прн этом r—RcosQ (где г — радиус капилляра; R— радиус
кривизны мениска).
При полном смачнваннн (0 = 0. cos0=1 и /? = г) на стенках
капилляра образуется слой капиллярно-связанной влаги, кото-
рая обусловлена поверхностным натяжением и капиллярным
давлением. Давление влаги над вогнутой поверхностью меньше,
чем над плоской, на величину капиллярного давления. Под дей-
ствием капиллярного давления влага, смачивающая стенки ка-
пилляра, поднимается иа определенную высоту. Это происходит
до тех пор, пока капиллярное давление ие уравновесится гид-
ростатическим. Высота подъема влаги, смачивающей стенки ка-
пилляра радиусом г с радиусом кривизны мениска R, опреде-
ляется равенством сил, действующих по периметру мениска
(P = 2x/?ocos0) и массы столба влагн высотой Л [М =
=лЯ!Л£(рж—рп)]:
2л/?о cos 6 = nRVtg (рж — Рп).
откуда
2ctcos6
= К£(Рж—Рп)
(107)
где рж — плотность воды; рп — плотность пара.
Поскольку плотность воды намного больше плотности пара,
а прн полном смачивании cos0=1 и R=rt уравнение (107) при
20°C примет вид й=0,15/г.
Высота подъема воды зависит от радиуса капилляра: при
г=10“! см Л=1,5 см; при г= Ю-® см Л=1,5 км, всасывающая
сила при этом составляет 15 МПа.
328
У мениска капилляра, длина которого меньше высоты
подъема воды, образуется отрицательное давление, что умень-
шает плотность воды и сужает капнллиры эластичных тел.
А. В. Лыков в зависимости от размера делит капилляры на
микрокапилляры (г<10~7 м) и макрокапилляры (г>10_7 м).
В макрокапнллярах давление насыщенного пара над плоским
мениском практически ие отличается от давления над поверх-
ностью свободной воды. Влага, находящаяся в макрокапнлля-
рах, является свободной, кроме адсорбционно-связанного моно-
молекулярного слоя.
В микрокапиллярах образуется вогнутый мениск, давление
в нем насыщенного пара меньше парциального давления пара
в воздухе, н молекулы пара притягиваются к поверхности вог-
нутого мениска, т. е. происходит капиллярная конденсация.
Капиллярной конденсации влаги предшествует моно- и полимо-
лекулярная адсорбция пара.
Капилляры с меньшим радиусом образуют мениски большей
кривизны и имеют меньшее поверхностное давление, чем более
широкие, поэтому вода в узких капиллярах поднимается иа
большую высоту. В процессе сушки вода из широких капилля-
ров перемещается в более узкие и уровень влаги в широких
капиллярах постепенно снижается. Если длина микрокапнлля-
ров меньше высоты капиллярного подъема, то вода начнет раз-
ливаться по поверхности и испаряться оттуда. По этой же причи-
не в конических капиллярах она будет перемещаться в направ-
лении нх сужения.
Н. Н. Федякни установил, что вода, находящаяся в микро-
капиллярах, отличается от свободной меньшими вязкостью и
поверхностным натяжением, большей теплоемкостью. Темпера-
тура замерзания такой влаги ниже О °C.
Энергия связи в микрокапиллярах А = 2иУо/'_, где о — по-
верхностное натяжение иа границе воды с паровоздушной
смесью; Vo — удельный объем; г—радиус капилляра. С умень-
шением радиуса капилляра увеличиваются энергия связи,
удельный объем и поверхностное натяжение воды. Влага из
мнкрокапилляров удаляется путем испарения.
Равновесное влагосодержаиие. Способность материала удер-
живать влагу характеризуется равновесным влагосодержаиием.
Равновесным называется влагосодержаиие, прн котором давле-
ние пара над материалом равно парциальному давлению пара
в окружающем пространстве. При этом температура материа-
ла равна температуре окружающего воздуха. В процессе сушки
влага удаляется из материала только до достижения величины
равновесного влагосодержания, соответствующего определенным
параметрам агента сушки. Поэтому значение равновесного вла-
госодержания входит в расчетные уравнения продолжительно-
сти сушки.
По значениям равновесного влагосодержания определяют
связь влаги с материалом, потенциальную возможность возду-
329
ха как агента сушки, термодинамические параметры влагооб-
мена материалов, условия хранения сухих материалов, потреб
иый вид тары и упаковки.
Равновесное влагосодержанне зависит от влажности и тем-
пературы воздуха, а также от способов достижения равнове-
сия.
Графическая зависимость между равновесным влагосодер-
жаиием материала и относительной влажностью воздуха при
определенных постоянных значениях температуры называется
изотермой сорбции нлн десорбции материалов. Если равновесие
достигается путем поглощения влаги материалом нз окружаю-
щего воздуха, получают изотерму сорбции; если в результате
отдачи влаги материалом окружающему воздуху—изотерму
десорбции. Величину равновесного вл а госодержан и я определя-
ют только экспериментально по изотермам сорбции и десорб-
ции, поскольку разнообразие форм связи влаги с материалом,
структур и химического состава продукта затрудняет его анали-
тический расчет. Для получения изотерм сорбции и десорбции
исследуемый материал выдерживают в воздушной среде с по-
стоянной влажностью и температурой до наступления равиовес
кого влагосодержания.
Наиболее распространен тензнметрический способ нахождения равновес-
ного влагосодержания. Определенную массу исследуемого материала поме-
щают в бюксы. Бюксы с открытыми крышками (не менее двух) ставят в
эксикаторы. В каждый эксикатор предварительно наливают серную кислоту
заданной концентрации, которой соответствует определенная относительная
влажность воздуха, и герметично закрывают. Для получения изотермы не-
обходимы 8—10 эксикаторов с различными концентрациями серной кисло-
ты, чтобы диапазон воздействия влажного воздуха иа материал был широ
ким, от 0 до 100%. Эксикаторы помешают в контейнер с определенной
температурой, постоянной для данной серин опытов. Бюксы с навеской ма-
териала периодически взвешивают. Исследование заканчивается при дости-
жении постоянной массы, что означает установление равновесного влагосо
держания материвла в эксикаторе. Периодически проверяют н регулируют
концентрацию серной кислоты в каждом эксикаторе. Значение равновесного
влагосодержания определяют стандартным методом. Затем строят график
зависимости равновесного влагосодержания материала от относительной
влажности воздуха <р — изотермы сорбции н десорбции.
Для получения точной закономерности необходимо проводить исследо-
вание параллельно при нескольких температурах. Для этого эксикаторы с
материалом помещают в 4—6 термостатов, в которых поддерживаются по-
стоянными различные температуры.
Тензнметрический метод прост, но отличается длительностью (несколько
месяцев). В таких условиях при относительной влажности воздуха свыше
80% на пищевых материалах могут развиться плесени, дрожжи, грибы, что
приводит к бактериальной н ферментативной порче материалов и не позво-
ляет довести исследование до конца.
При ускоренных методах исследования стремятся обеспечить ускорение
теплообмена. Определение проводят при непрерывном движении воздуха за-
данных параметров через навеску материала, помещенную в перфорирован-
ные сосуды.
С повышением температуры прн неизменной относительной
влажности воздуха величина равновесного влагосодержания пи-
щевых материалов уменьшается.
330
Во влаге, находящейся в материале, различают области
влажного и гигроскопического состояния. Границей между эти-
ми состояниями служит гигроскопическое влагосодержанне шг—
равновесное влагосодержанне при максимальной относительной
влажности воздуха <р = 100%. Гигроскопическое влагосодержа-
ние пищевых материалов имеет при различных температурах
следующие значения:
»г- %
Картофель	50—130
Морковь .	47—80
Лук	53—90
Столовая свекла	80—100
Зеленый горошек	47—82
Яблоки	42—74
Хурма	40—110
Абрикосы . .	63—80
Картофельный	крахмал	.	16—36
Пектни .	................. 13—90
Сухое молоко	цельное	и	обезличенное	26,5—38
Казеин (при температуре 25 °C)	40
С повышением температуры значение гигроскопического вла-
госодержания пищевых материалов уменьшается.
Гигроскопическое состояние пищевых материалов охватывает
значительный диапазон влажности (wr — wp) н иа удаление
влаги приходится большая часть времени сушки, так как в этот
период удаляется наиболее прочно связанная с материалом
влага.
На рис. 91 представлены изотермы сорбции и десорбции
квртофеля Они являются типичными для коллоидных капил-
лярно-пористых материалов и носят S-образиый характер. Изо-
термы сорбции и десорбции образуют площадь гистерезиса,
совпадая только при малых и высоких значениях относительной
влажности воздуха. Изотермы сорбции располагаются выше
изотерм десорбции. Гистерезис объясняется незавершенностью
процесса и зависит от количества воздуха, сорбированного ка-
пиллярами, что уменьшает смачивание поверхности капилляров
водой при сорбции. Предварительная выдержка перед сорбци-
ей сухого материала в глубоком вакууме приводит к уменьше-
нию и даже исчезновению площади гистерезиса — кривая сорб-
ции приближается илн совпадает с кривой десорбции.
Характер S-образных изотерм сорбции и десорбции зависит
от вида связи влаги с материалом: вначале в области малых
значений относительной влажности воздуха и равновесного
влагосодержания Up вплоть до <р=0,14-0,2 кривые обращены
выпуклостью к оси абсцисс (£/₽), что соответствует моиомолеку-
ляриой адсорбции. По мере увеличения <р вплоть до ср=0,64-0,8
кривая имеет выпуклость к оси ординат (<р). На этом участке
происходит поли молекулярная адсорбция. В дальнейшем на
Участке <р>0,64-0,8 изотерма плавно переходит к пологой кри-
331
вой наклоненной к оси абсцисс. В точ-
ке перехода начинается капиллярная
конденсация—-поглощение воды мак-
рокапнллярами.
В процессе сушки происходят вза-
имосвязанные процессы теплообмена
между материалом и сушильным аген-
том. А. В. Лыков впервые предложил
термодинамическую аналогию тепло-
обмена.
Перенос влаги тесно связан с пе-
Рнс. 91. Изотермы сорбции реносом теплоты, поэтому методы,
(/) и десорбции (2) карто- применяемые прн анализе явлений пе-
фели	редачи теплоты, можно распростра-
нить и на влагообмен. При этом по
аналогии с тепловыми характеристиками, получившими строгое
термодинамическое обоснование, вводятся соответствующие ха-
рактеристики массообмеиа. Такое комплексное рассмотрение
переноса теплоты и влаги в их взаимосвязи позволяет всесто-
ронне исследовать термодинамику влажного материала.
К термодинамическим параметрам относятся потенциал вла-
гопереиоса, удельная изотермическая влагоемкость н термогра-
диентный коэффициент. Потенциалами влагопереноса служат
химический потенциал р и экспериментальный потенциал пере-
носа влаги в.
Химический потенциал применяется только в обла-
сти гигроскопического состояния влаги. Он определяется вла-
госодержаиием и температурой материала и выражается
в Дж/моль.
р— RT In
(108)
где /? —универсальная газовая постоянная; Т — абсолютная температура.
Ф— относительная влажность воздуха, доли единицы.
В области влажного состояния химический потенциал соот-
ветствует потенциалу свободной воды и равен нулю.
Согласно уравнению (108) ц по абсолютной величине тож-
дествен энергии связи влаги с материалом.
Универсальным потенциалом влагопереноса
в области гигроскопического и влажного состояния при любом
влагосодержании является экспериментальный потенциал вла-
гопереиоса 0. Величина 0 зависит как от влагосодержании, так
и от внешних параметров — температуры и влажности воздуха
В отличие от потенциала переноса теплоты — температуры,
которую можно измерить непосредственно, потенциал влагопе-
реиоса прямым способом измерить невозможно. А. В. Лыков
установил, что потенциал влагопереноса в гигроскопической об-
ласти однозначно определяется относительной влажностью
воздуха, т. е. находится из изотерм сорбции и десорбции, и из-
меняется от 0 до 100 массообмеииых градусов (°м). В области
332
влажного состояния потенциал влагопереноса определяется по
влагосодержаиию эталонного тела, находящегося в термоди-
намическом равновесии (не обязательно соприкасаясь) с иссле-
дуемым материалом. В качестве эталонного тела используют
целлюлозу в форме листов фильтровальной бумаги. Потенциал
влагопереноса ряда материалов не зависит от температуры.
Удельная изотермическая влагоемкость (ст,
моль/Дж) введена по аналогии с удельной теплоемкостью н слу-
жит характеристикой влагоаккумулирующей способности ма-
териала. В областях влажного и гигроскопического состояний
удельная изотермическая влажность определяется уравнением
ст=(ди/дв)г.
В гигроскопической области удельную изотермическую
влажность определяют из графиков зависимости n=[(U, Т) по
уравнению Cm = (dUfd^) т.
Термоградиеитиый коэффициент б служит термо-
динамической характеристикой материала и определяется пере-
падом влагосодержаиия при изменении температуры иа 1 гра-
дус под влиянием градиента температуры прн отсутствии вла-
гопереиоса:
в=(ДС//ДТ)/-о-	(Ю9)
Величина термоградиеитиого коэффициента (в 1/К) опреде-
ляется по уравнению
(ИО)
где ©г'— температурный коэффициент потенциала влагопереиоси; ©т'=*
-(де/д7-)/«в.
В гигроскопической области термоградиеитиый коэффициент
определяется по уравнению 6 = cm'(dp,/d7)r. где (дц/дТ)и — тем-
пературный коэффициент химического потенциала. Он опреде-
ляется графическим дифференцированием зависимости р=
=К*Л Т).
На кафедре технологии молока и сушки пищевых продуктов
ОТИПП нм. М В. Ломоносова под руководством М. А. Гриши-
на определены термодинамические параметры влагопереноса
различных пищевых материалов при разных температурных ус-
ловиях и равновесном влагосодержании (рис. 92—95). Установ-
лено, что с увеличением температуры величина равновесного
влагосодержаиия картофеля и его удельная изотермическая
влагоемкость уменьшаются, а величина универсального потен-
циала влагопереноса линейно увеличивается. Термоградиеитиый
коэффициент картофеля практически ие изменяется в диапазо-
не температур от 0 до 100 °C.
Термодинамические параметры влагопереноса зависит от
химического состава, влагосодержаиия н температуры пищевых
материалов. Величины термодинамических параметров влаго-
переноса определяли на примере сушеного картофеля различ-
ной структуры: получившего усадку в процессе сушки со стек-
333

Рнс. 92. Изотермы десорбции карто-
феля (I, 2, 3) и зависимости удель-
ной изотермической влагоемкости с'т
(4, 5. 6) и температурного коэффи-
циента химического потенциала (7)
от равновесного влагосодержания
картофеля при температуре (в °C):
1, 4 — 0; 2. 5 — 40; 3. 6 — 100
ир,хг/къ
Рис. 93. Зависимости универсально-
го потенциала влагопереноса в и
термоградиеитного коэффициента в
от равновесного влагосодержания
картофеля при температуре О я 100
(/) в 60 °C (2)
ДЮ Д20 ^0 Д40 Д* QfiOUpjzM
Рис. 95. Зависимости химического
потенциала я удельной изотермичес-
кой влагоемкости от равновесного
влагосодержания картофеля
Ряс. 94. Зависимость универсального
потенциала влагопереноса картофеля
от температуры при равновесном
влагосодержания (в кг/кг):
/—0.02; 2 — 0.0S; Л —0.10: 4 — 0.20; 5 —
0.30; 6 — 0.40
Рис. 96. Изотермы сорбции усадоч-
ных (/) и безусадочных (2) частиц
сушеного картофеля
Рис. 97. Зависимости удельной изо-
термической влагоемкости н уни-
версального потенциала влагоперено-
са усадочных (1,3) и безусадочных
(2, 4) частиц картофеля от равно-
весного влагосодержания
ловидион структурой и безусадочных частиц с пористой струк-
турой.
Структура материала изменяется в зависимости от режимов
и способов сушки. При традиционной сушке неподвижного слои
в промышленных аппаратах при умеренных температурах на-
гретого воздуха плоды и овощи дают неравномерную усадку
с уменьшением объема частиц в 3—4 раза. Неравномерная
сушка приводит к короблению и искажению формы частиц со
стекловидной структурой.
В процессе сушки этих материалов во взвешенном слое
(развитой стадии кипящего либо фонтанирующего слоя) при
температуре нагретого воздуха выше 105°C частицы сохраняют
свои первоначальную форму и размеры и приобретают пористое
строение. В результате непрерывного движения и перемешива-
ния происходит равномерный тепломассообмен с нагретым
воздухом. При этом влага нспариется не только с поверхности,
ио и из всего объема частиц. Интенсивное испарение влаги
изнутри частиц обусловливает появление нерелакснруемого гра-
диента давления пара, что препятствует усадке, а движение
пара обеспечивает пористую структуру.
На рис. 96 и 97 показаны изотермы сорбции и зависимости
Удельной изотермической влагоемкости и универсального по-
тенциала влагопереноса от влагосодержания картофеля с части-
цами, получившими усадку и сохранившими свою первоначаль-
ную форму и размеры в процессе сушки. Равновесное влагосо-
держаиие картофеля при равных величинах относительной
335
влажности воздуха имеет большую величину у частиц, сохра-
нивших свою форму и размер, чем у усадочных частиц. Наобо
рот, удельная изотермическая влагоемкость и универсальный
потенциал влагопереиоса при равных величинах равновесного
влагосодержания имеют меньшую величину у частиц безусадоч-
ных, чем у частиц, получивших усадку в процессе сушки.
С целью изучения влияния химического состава определены
изотермы сорбции и термодинамические характеристики влаго-
переноса основных компонентов плодов и овощей: аморфной
сахарозы, крахмала, пектина и клетчатки. Связь влаги с расти-
тельными материалами практически не зависит от содержания
гидрофобного жира, минеральных веществ и кристаллических
сложных веществ с низкой молекулярной массой — различных
сахаров. Однако аморфная сахароза оказывает устойчивое влия-
ние на связывание влаги при низком влагосодержаинн материа-
ла (до равновесного влагосодержания 0,3 кг/кг). При повыше-
нии влагосодержания материала сверх 0,3 кг/кг аморфная фаза
сахарозы переходит в кристаллическую, что приводит к потере
способности связывания влаги. Денатурация белка прн блан-
шировке овощей также приводит к потере способности связы-
вать влагу.
Основные чистые компоненты плодов и овощей—аморфная
сахароза, крахмал, пектин и клетчатка — оказывают различное
влияние иа связь влаги с материалом (рис. 98). Величина рав-
новесного влагосодержания при одинаковой относительной
влажности и температуре воздуха наибольшая у пектина, не-
сколько меньше у крахмала, значительно меньше у клетчатки
и наименьшая у аморфной сахарозы при невысокой относитель-
ной влажности воздуха (до 20%). Равновесное влагосодержа-
ине аморфной сахарозы при увеличении относительной влаж-
ности воздуха возрастает значительно быстрее, чем других ком-
Рис. 98. Изотермы сорбции основ-
ных химических компонентов пло-
дов и овощей:
1 — пектина; 2 — картофельного крах-
мала; 3 — аморфной сахарозы; 4 —
клетчатки
Ыр,*г/кг
Рис. 99 Зависимость универсального
потенциала влагопереиоса основных
химических компонентой плодов и
овощей от равновесного влагосодер-
жания:
/ — пектин; 2 — картофельный крахмал;
3 — аморфная сахароза; 4 — клетчатка
336
поиентов, а химический потенциал основных компонентов
с уменьшением влагосодержания увеличивается (рис. 99). Прн
одинаковом влагосодержании наибольшую величину химическо-
го потенциала имеет пектин, меньшую крахмал, клетчатка и,
наименьшую — аморфная сахароза. С увеличением влагосодер-
жаиия величина химического потенциала аморфной сахарозы
возрастает быстрее, чем других компонентов.
Химический потенциал характеризует энергию связи влаги
с материалом. Следовательно, влага наиболее прочно связывает-
ся пектином, затем крахмалом, клетчаткой и аморфной сахаро-
зой. Содержание этих компонентов в растительных матери а лах.
оказывает решающее влияние на продолжительность сушки, за-
траты теплоты и энергии. Значение химического потенциала,
и удельной изотермической влагоемкости основных компонентов
плодов и овощей показано на рнс. 100.
Величина удельной изотермической влагоемкости всех ос-
новных компонентов возрастает с повышением влагосодержа-
ния. Прн одинаковом влагосодержании наибольшая величина^
характерна для аморфной сахарозы, меньше для клетчатки,
крахмала и пектина (рнс. 101).
Потенциал влагопереиоса 0 основных компонентов расти-
тельных материалов, как и других влажных материалов, с по-
вышением влагосодержания увеличивается (см. рис. 99). Зави-
симость потенциала влагопереиоса от влагосодержания основ-
ных компонентов в растительных материалах имеет различный
характер: для сахарозы эта зависимость выражается парабо-
лой, для пектина и крахмала — ломаной прямой линией, для.
клетчатки —прямой. Точка излома прн одинаковом влагосодер-
жаинн 0,1 кг/кг для пектина соответствует потенциалу перено-
са 10 °м и крахмала 19 °м и объясняется переходом от одной
формы связи влаги с материалом к другой
Рис. 100. Зависимость химического
потенциала основных компонентов
и овощей от равновесного влагой-
Держания:
1 — пектин; 2—картофельный крахмал;
“—аморфная сахароза; 4— клетчатка
22—205
Рис. 101 Зависимость удельной1
изотермической влагоемкости ос-
новных компонентов плодов и.
овощей от равновесного влагосо-
держання:
/ — пектин; 2 — картофельный крахмал;
3— аморфная сахароза; 4 — клетчатка
ззг
Линейная зависимость между потенциалом влагопереноса
и влагосодержаиием клетчатки растительных материалов выра-
жается уравнением 0=4О6£7.
Зависимости химического потенциала, потенциала влагопе-
реиоса, удельной изотермической влагоемкости от влагосодер-
жания картофеля, зеленого горошка, абрикосов, капусты, перло-
вой и гречневой круп имеют такой же характер, как и рассмот-
ренных основных компонентов растительных материалов, уса-
дочного и безусадочного сушеного картофеля. Зависимость по-
тенциала влагопереноса 0 от влагосодержания указанных мате-
риалов имеет вид параболы.
Зависимости температурного коэффициента химического по-
тенциала (дц./дТ)и от влагосодержания картофеля (см. рис. 92)
диалогичны зависимостям химического потенциала: с повыше-
нием влагосодержания этн величины уменьшаются, приближа-
ясь к нулю при максимальном равновесном влагосодержаннн
Прн равном равновесном влагосодержаннн с повышением тем-
пературы величина химического потенциала возрастает.
Изменение температуры практически не сказывается на зна-
чении температурного коэффициента химического потенциала.
Термоградиентиый коэффициент для картофеля и абрикосов
практически не зависит от изменения температуры.
Зависимость между потенциалом влагопереноса картофеля
и температурой при различных значениях влагосодержания
(см. рис. 95) имеет линейный характер и может быть выраже-
на уравнением 0=о+М, где а и b — коэффициенты» зависящие
ют влагосодержания:
и.		ъ
0,4	62	0,23
0,3	51	0.245
0.2	35,5	0.252
0,1	16,5	0,252
0.05	7,7	0.197
0,02	2,5	0,125
ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛА
Проведение тепловых расчетов, исследование процесса суш-
ки, научно обоснованный выбор режимов сушки требуют обя-
зательного знании теплофизическнх характеристик: удельной
теплоемкости, теплопроводности, температуропроводности.
Удельная теплоемкость — количество теплоты, кото-
рое нужно сообщить единице массы вещества для увеличения
его температуры иа 1 градус. Удельная теплоемкость всех пи-
щевых материалов см [в кДж/(кг-К)] подчиняется правил}
аддитивности;
гсух(100-а»»)+ен1о^ _	100 + сН1с^
с« =	100	"	100 + «Я
где СеуЖ и си_о — соответственно удельные теплоемкости сухих веществ ма-
338
^риалов и воды. Удельван теплоемкость воды cHjо— 4,1868 кДж/(кг-К>
идмиого выше теплоемкости сухих веществ.
Удельные теплоемкости сухих веществ пищевых материалов
составляют [в кДж/(кг*К)]: картофеля, моркови, зеленого го-
рошка, столовой свеклы, цикория, яблок, айвы, груш, абрико-
сов— 1,424; капусты, лука—1,382; криля—1,428; вареных круп
и гороха—1,550; сухого цельного молока—1,256.
Удельная теплоемкость пищевых материалов при сушке
уменьшается, а при повышении температуры увеличивается.
Коэффициент теплопроводности определяет спо-
собность материала проводить теплоту и равняется количеству
теплоты, проходящей в единицу времени через единицу поверх-
ности при изменении температуры единицы длины материала
на 1 градус:
РАТЦ
(Ш)
где А—коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К); Q —количество переда-
ваемой теплоты, Дж/кг; F — площадь поверхности, и1; т — время, с; ДГ —
разность температур. К; I — линейный размер, м.
Коэффициент теплопроводности зависит от структуры, плот-
ности, температуры и влагосодержания материала. С повыше-
вием температуры и влажности коэффициент теплопроводности
возрастает
Коэффициент температуропроводности а ха-
рактеризует свойства материала и определяет скорость измене-
ния температуры в нестационарных тепловых условиях, при ко-
торых температурное поле меняется во времени. В сушильных
процессах коэффициент температуропроводности имеет большое
значение, являясь коэффициентом диффузии теплоты Коэффи-
циент температуропроводности прямо пропорционален способ-
ности материала проводить теплоту, т. е. коэффициенту тепло-
проводности А, и обратно пропорционален теплоаккумулирую-
шей способности материала ср — объемной теплоемкости:
К
О ==:--*.
Ф
Исследованиями, проведенными иа кафедре технологии мо-
лока и сушки пищевых материалов ОТИПП им. М. В. Ломоно-
сова, установлено: для всех пищевых материалов вечичнна ко;
эффнциеита температуропроводности возрастает с увеличением
температуры. Клейстернзацня крахмала повышает величины
коэффициента температуропроводности в 1,5—3,3 раза в зави-
симости от температуры. Бланшнровка картофеля и крахмал-
содержащих овощей перед сушкой повышает величину коэффи-
циента температуропроводности. Это имеет существенное зиаче-
ине при определении поля температур внутри материала в про-
цессе его сушки.
22*	33»
idW/c
6
4
Коэффициент температуро-
проводности для целых частей
картофеля, моркови, свеклы име-
ет меньшие величины, чем для
нарезанных частиц этих мате-
риалов. Коэффициент температу-
ропроводности картофеля, сохра-
нившего при сушке свои первона-
|	। т । т т I чальную форму и размер, имеет
0	большую величину по сравнению
*** с а частиц, получивших усадку
Рнс. 102. Зависимость коэффици-
ента температуропроводности час-
тиц свеклы размером 10X10x10
мм от влагосодержаиия при тем-
пературе (в °C):
1 — 36; 2 —БВ; 3 —ББ
имеет значительно большую
и твердыми органическими
при сушке. Это объясняется тем,
что безусадочные частицы, в от-
личие от частиц с усадкой, име-
ют пористое строение с воздуш
иыми полостями, а коэффициент
температуропроводности газов
еличину по сравнению с жидкими
веществами. Зависимость между
коэффициентом температуропроводности и влагосодержаинем
большинства пищевых материалов имеет сложный, часто неоп-
ределенный характер: при одних температурах с уменьшением
влагосодержаиия может неопределенно уменьшаться, при дру-
гих возрастать (рнс. 102), что обусловлено изменением структу-
ры материала.
Зависимость коэффициента температуропроводности капусты
и усадочных частиц картофеля от влагосодержаиия выражается
уравнением
л- 10е = I + fafi.
где I и f — коэффициенты, равные соответственно для усадочных кубиков
картофеля 8,7 н 0,0085; для капусты — 8.2 н 0,0024 при Т -36 °C; 8,6 н
0,04 при 7=55 °C и 10 и 0,0043 при Т=65 °C.
При сушке в промышленных аппаратах овощи, картофель
и плоды дают значительную усадку, уменьшаясь в объеме в 3—
4 раза. Неравномерная сушка приводит к короблению н иска
жению формы частиц, консистенция их становится стекловид-
ной. При сушке этих материалов во взвешенном слое при тем-
пературе воздуха ниже 100 °C происходит равномерная усадка
При сушке указанных материалов во взвешенном слое при тем
пературе нагретого воздуха выше 105°C получаются беэусадоч
ные частицы, сохраняющие свои первоначальную форму н раз
мер с пористой структурой.
Установлено» что в процессе сушки во взвешенном слое при
температуре воздуха 80 сС происходит непрерывная равиомер
иая усадка н постепенное увеличение плотности картофеля. Та-
кая зависимость выражается уравнением р=1190—0,12 К7с.
Плотность картофеля в процессе сушки во взвешенном слое
при температурах воздуха выше 105°С непрерывно умеиьшает-
-340
ся. Причем до влагосодержаиия wc=260% снижение плотности
незначительно, что объясняется периодом постоянной скорости
сушки, когда в основном удаляется свободная и малосвязаииая
влага. Начиная с критического влагосодержаиия 260% в перио-
де падающей скорости сушки образуются поры за счет интен-
сивного испарения влаги во всем объеме частиц. Зависимость
плотности картофеля от его влагосодержання определяется
уравнением p=405+2,9-t»c.
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА
Прн конвективной сушке материалов агентом процесса яв-
ляется воздух, выполняющий функции теплоносителя и влагопо-
глотителя. В естественных условиях воздух всегда содержит
некоторое количество паров воды, т. е. представляет собой
влажный газ, состоящий из смеси сухих газов с парами воды
в перегретом состоянии. Водяные пары в перегретом состоянии
имеют температуру, превышающую температуру кипения воды
при данном парциальном давлении. В состав сухой части возду-
ха входят азот, кислород, инертные газы (аргон, гелий, крип-
тон, ксенон, неон, радой), СО2 и водород. Компоненты сухой
части воздуха ие оказывают влияния иа процесс сушки.
В сушильной технике воздух представляется как смесь сухой
части н перегретого водяного пара, т. е. как ненасыщенный
газ. К нему с достаточной для технических расчетов точностью
применимы термодинамические законы идеальных газов, сфор-
мулированные Дж. Дальтоном:
каждый газ, входящий в состав смеси, имеет равную с дру-
гими температуру, равномерно заполняет весь объем смеси
(при атмосферном давлении расстояние между молекулами
приблизительно в 3000 раз больше диаметра самих молекул)
и находится под своим собственным парциальным (частичным)
давлением
Vn = Vc.. = VB.n,	(112)
где Vn — полный объем газовой смеси; Vc .—объем сухой части воздуха;
К.ц—объем водяного пара;
парциальное давление водяного пара пропорционально его
плотности;
полное давление газовой смеси равно сумме парциальных
давлений составляющих ее газов;
плотность газа прямо пропорциональна давлению н обратно
пропорциональна температуре
<||3>
где ра— плотность газа при нормальных условиях (То=273,15 К: Вщ=0.1013
МПа); для воздуха ра.1,293 кг/м3, для водяного пара р0оп=О,8О4 кг/м3;
В — давление, Па; Т — температура, К.
341
Если В — общее давление влажного воздуха, h — парциаль-
ное давление водяного пара, тогда парциальное давление сухой
части воздуха he.a=B—h.
К термодинамическим параметрам воздуха относятся его
влажность и влагосодержаиие, плотность и объем, энтальпия,
нлн теплосодержание.
Абсолютная влажность—масса водяного пара, со-
держащаяся в 1 м3 воздуха. Согласно уравнению (112) она
равна плотности пара рп. В процессе сушки абсолютная влаж-
ность повышается в результате испарения влаги из материала.
Однако прн заданной температуре это увеличение происходит
до определенного предела — плотности насыщения рн, при кото-
рой дальнейшее увеличение содержания водяного пара в дан-
ном объеме невозможно. В этих условиях избыток водяного
пара конденсируется и выпадает в виде капелек влаги.
При постепенном охлаждении влажного воздуха в зависи-
мости от содержания в нем водяного пара при определенной
температуре наступает максимально возможное насыщенное
состояние р/. Температура, при которой воздух данного со-
стояния становится насыщенным и наступает конденсация во-
дяного пара, называется точкой росы Гн. Значение рн' (в г/м3)
можно определить по таблицам водяного пара М. П. Вукалови-
ча или по формуле Г. К. Филоненко:
„	,	6,9ТН
1g Рн'*= 0,686+ 230_|_Тн -
Чем выше температура, тем значительнее возрастает рн.
Относительная влажность <р характеризует степень
насыщения воздуха паром и равна отношению количества водя-
ного пара в данном объеме воздуха к максимально возможно-
му его количеству при данных давлении и температуре. Ее мож-
но определить двумя способами:
как отношение массы водяного пара (абсолютной влажно-
сти) к предельной его массе в том же объеме при одинаковых
давлении и температуре, т. е.
<Р-=Рп/Ря»	(114>
и как отиошеине парциального давления водяного пара h
к максимально возможному парциальному давлению пара Ля
в состоянии насыщения при одинаковых давлении и темпера-
туре:
(Н5)
Уравнения (114) н (115) идентичны, так как парциальные
давления газовых компонентов пропорциональны нх плотио-
стям„ Некоторые различия между значениями <р объясняются
отклонениями свойств влажного воздуха от свойств идеальных
газов. Если рп и h ие зависят от температуры, то их предельные
значения рн и Лн являются функциями температуры.
342
Значения Лн (в мм рт. ст.; 1 мм рт. ст.= 133,322 Па) либо
<5ерут нз таблиц водяного пара, либо рассчитывают по уравне-
нию Г. К. Филоненко:
7,57н
0,662 + 233 4-Ти 	(Н6)
Уравнение (116) справедливо для 7'н^100°С.
Относительная влажность является качественной характе-
ристикой влажного воздуха. Для установления количественных
зависимостей нужно зиать еще и температуру.
При нагреве воздуха с постоянным содержанием в нем во-
дяного пара (Л=const) относительная влажность воздуха с уве-
личением h„ уменьшается. Но когда температура воздуха дости-
гает температуры кипения и поднимается выше нее, относи-
тельная влажность воздуха остается постоянной. Это обусловле-
но тем, что водяной пар, вытеснив сухие газы, занимает весь
объем иад поверхностью воды. При этом парциальное давление
сухой части воздуха становится равным нулю (hc. в=0), а пар-
циальное давление водяного пара — равным общему давлению
(ЛИ = В). Так как парциальное давление ие может быть выше
общего давления, дальнейшее повышение температуры не ме-
няет относительной влажности воздуха.
В процессе сушки нагретый воздух охлаждается, передавая
теплоту материалу, н воспринимает из него испаренную влагу.
В результате первоначальный объем поступающего воздуха
меняется, поэтому значения его абсолютной и относительной
влажности, которые зависят от этих изменений, нельзя приме-
нять в расчетных уравнениях процесса сушки.
Неизменная в процессе сушки величина — масса сухой части
влажного воздуха. Влагосодержаинем d называется
масса водяного пара, отнесенная к 1 кг сухого воздуха:
<1=_₽г_1ооо.	(117)
Рс.в
Из уравнения (ИЗ)
273,15 Л	273,15 В — h
Рп = Рои *= f g-;	Ре.в = Рос в	7 В ’
0,804 кг/м’; рос.в = 1,293 кг/м’.
Подставив эти значения в уравнение (117), получим
d 0,804 Л
1000 — 1,293 в— h ’
откуда
<1=622-5+-.	(118)
о — п
Влагосодержанне ненасыщенного воздуха не зависит от тем-
пературы, т. е. при подогреве остается постоянным. Влагосодер-
343
жание насыщенного воздуха dH = 622	увеличивается с
ростом температуры, так как hH=f(T). Прн температуре возду-
ха, превышающей температуру кипения воды при данном баро-
метрическом давлении, dH = oo, поскольку ЛН=В- Таким образом,
влагосодержаиие воздуха изменяется от 0 до оо. Разность вла
госодержания — d характеризует свободную влагоемкость
воздуха — способность воздуха поглощать влагу.
Объем и плотность влажного воздуха опредс
ляются соответственно уравиеинями
Т	Т 622 + d
VM.B =» 0.2866	= 0.461 -g-	1(^ ,	(119>
, В 1000 + d
Ры.в—2,17 т 622 + 4 *	(,20>
В этих уравнениях Увл.в дано в м3 иа 1 кг сухого воздуха;
Ли В — в кПа; р — в кг/м3.
Из уравнения (120) следует, что плотность влажного возду-
ха прямо пропорциональна барометрическому давлению смеси
и обратно пропорциональна его температуре и влагосодержа-
нию. При сушке нагретый воздух, отдавая теплоту материалу,,
охлаждается, -становится тяжелее. Прн этом увеличивается его
влагосодержание и соответственно уменьшается плотность. Эту
закономерность необходимо учитывать при расчете и эксплуа-
тации сушильных установок, чтобы избежать образования за-
стойных зои в отдельных частях сушильной камеры»
Энтальпия влажного воздуха 1 является функцией
состояния тела. Оиа равна сумме внутренней энергии тела U
(суммарной энергии всех хаотически движущихся молекул
и атомов) и потенциальной энергии (произведению давления р
иа объем V), отнесенной к единице количества вещества:
j = U + /pV,
где А — коэффициент пропорциональности.
Приращение энтальпии
dl = d (U + ApV) = dU + ApdV + A Vdp.
Сушильные процессы протекают прн постоянном давлении,
следовательно
dI = dU+ApdV.	(121>
т. е. приращение энтальпии равняется количеству теплоты, пе-
реданной телу. Уравнение (121) отражает первый закон термо-
динамики.
Энтальпию называют еще тепловой функцией, или теплосо-
держанием. Внешняя теплота, затраченная на изменение эи-
344
тальпии, равна количеству теплоты, необходимой для нагрева
массы тела от О °C до данной температуры.
Энтальпия влажного воздуха равна сумме энтальпий отдель-
ных компонентов:
а
/вл.вв ^с.в + Л»== Сс в7 -j- iqqq /п»	(122)
где Сс.г — удельная теплоемкость сухого газа, определяемая теплоемкостью
отдельных компонентов газовой смеси, кДж/(кг-К); /п—энтальпия перегре-
того пара. кДж/кг.
В сушильной технике за величину теплоемкости принята
теплоемкость сР при постоянном давлении (изобарная). Для
простоты написания в дальнейшем индекс р опускается.
Теплоемкость определяется количеством теплоты, необходи-
мой для изменения температуры тела единичной массы на 1 °C.
Для сухого воздуха в интервале температур от 0 до 100°C
Сс.в=1 кДж/(кг-К).
Энтальпия перегретого пара
+	(123)
где й — энтальпия насыщенного пара (определяется по таблицам); си —
теплоемкость перегретого водяного пара; Тв — температура насыщения, од-
новременно являющаяся температурой перегретого пара.
Температуру насыщения Тн можно определить только гра-
фически, в зависимости от влагосодержания. В этом заключает-
ся трудность вычисления in по формуле (123). Упростить урав-
нение (123) позволяют допущения, предложенные Л. К. Рам
энным
энтальпия насыщенного водяного пара пребывает в линей-
ной зависимости от температуры: iH— 595+0,47 Тн;
теплоемкость -перегретого пара, находящегося в воздухе
при парциальном дазлснип значительно ниже атмосферного,
принимается постоянной, т. е. сц=0,47 ккал/(кг-град) =
= 1,875 кДж/(кг-К) -
Согласно последним данным о термодинамических свойст-
вах перегретого водяного пара в воздухе в пределах темпера-
тур от 0 до 100°C теплота парообразования при 0°С равна
597,3 ккал/кг н сп=0,4478 ккал/(кг-град). В системе «СИ»
* = 2500 + 1,875ТИ.	(124)
Тогда из уравнения (123)
<п= 2500 + 1,875ТИ+ 1,8757—1»875ТИ; in = 2500 + 1,8757	(125)
Из уравнений (124) и (125) следует, что зитальпия н пере-
гретого и насыщенного пара равна сумме энтальпий пара при
О °C (2500 кДж/кг) н теплоты перегрева от 0 до Т°С.
345
Подставив значения i„ нз формулы (125) в уравнение
(122), получим:
d	d
1ьл.л = сслТ 4- 1000 2500+ 1(Ю0 1,8757 =
= ^с.> + 1.875 “1000 ) т + 1000 2500
Но
d
Смл = сс.в + 1000 1 ’875’
Тогда
d
^.в = сМлТ +“[000-2500.	(126>
В этом уравнении сллТ представляет собой теплоту перегре-
ва от 0 до 7 °C— активную часть общей теплоты, сообщаемой
материалу, в результате чего температура воздуха понижается.
Часть теплоты, характеризуемая уравнением —2500, явля-
ется балластом, в теплообмене не участвует и прн увеличении
влагосодержаиия замедляет испарение влаги из материала. Эта
часть теплоты уносится нз сушильной камеры отходящим воз-
духом. Для повышения экономичности процесса необходимо ис-
пользовать ее. В частности, установка за сухими отделителями
молочного порошка мокрых пылеуловителей не только ликви-
дирует потери сухого молока, ио и утилизирует теплоту отхо-
дящего воздуха распылительной сушильной установки.
Прн теоретическом процессе сушки, протекающем без по-
терь, теплота перегрева cM.*T тратится только на испарение
влаги из материала. Эта теплота в виде водяного пара
j-^-2500 снова возвращается в нагретый воздух. Таким обра-
зом, происходит перестановка количества теплоты, но сумма ее
(энтальпия) остается постоянной.
ТЕРМОДИНАМИКА СУШКИ
Испарение воды со свободной поверхности. Поверхность
жидкости, соприкасающаяся только с газовой средой, называ-
ется свободной поверхностью. При испарении над поверхностью
воды образуется пограничный слой насыщенного водяного па-
ра, имеющий температуру испаряющейся жидкости. Давление
пара И в пограничном слое равно парциальному давлению
насыщенного пара прн температуре испаряющейся жидкости.
Скорость испарения воды со свободной поверхности опреде-
ляется уравнением Дальтона с позднее введенной поправкой на
346
Т барометрическое давление
F « H-h
(127)
ГДе IF — количество испаренной жидкости, кг; т— продолжительность ис-
сарееия, ч; F—поверхность испаряющейся влаги, м’; К — коэффициент ис-
парения; В — общее барометрическое давление, кПа.
Из уравнения следует, что скорость испарения обратно про-
порциональна давлению, однако в условиях вакуума такой про-
порциональности ие наблюдается.
Коэффициент испарения зависит от скорости движения воз-
духа и. В неподвижном воздухе (о=0) толщина слоя пара над
поверхностью испарения возрастает, и постепенно испарение
прекращается (К=0), так как количество испарившейся жид-
кости становится равным количеству сконденсировавшегося
пара. При увеличении скорости движения воздуха иад свобод-
ной поверхностью воды слой пара над ней уменьшается, по-
скольку удаляются частицы воздуха, насыщенные паром, что
приводит к увеличению коэффициента испарения. Одиако при
большой скорости движения воздуха влияние ее на процесс ис-
парения становится незначительным, так как толщина погра-
ничного слоя пара меняется мало, и скорость испарения влаги
определяется скоростью образования пара.
При испарении жидкости и образовании потоков пара воз-
никают конвективные токи. Водяной пар, молекулярная масса
которого меньше, чем воздуха (рп= 18,016» цв = 28,29), образует
конвективные токи, направленные вверх от поверхности испа-
ряющейся воды. Это способствует уиосу молекул пара в окру-
жающий воздух и ускоряет испарение.
А. В. Лыков предложил обобщенное уравнение скорости ис-
парения жидкости со свободной поверхности:
Г
MDL
A~RTfr(H~h)-
где W7 — количество испаренной влаги, кг; т — продолжительность испаре-
ния, ч; F— площадь поверхности испарения, м1; А—безразмерная величина,
характеризующая скорость испарения; -d^fcRe". Здесь А— коэффициент;
Re — критерий Рейнольдса, который определяет аэродинамические условия
нсиарения и описывается формулой Re—vf/v (о—скорость движения воз-
духа, м/с; v — кинематическая вязкость воздуха, м’/с; I—размер поверхности
испарения по направлению воздушного потока, м). При Re-'2004-20000
*0,5 Re0M: при Re—20 000 4-200 000 А = 0.85 Re0”; М — молярная масса
испаряющейся жидкости, кг/моль; D — коэффициент диффузии пара в воз-
духе; ^0^273^5) В — коэффнциент диффузии при 0’С н атмосфер-
ном давлении Во=О,Ю13 МПа — определяется нз таблиц); L — ширина по-
верхности испарения в направлении, перпендикулярном направлению движе-
ния воздуха, м; R — универсальная газовая постоянная, равна 8314,2
Дж/(кг-К); Та—температура паровоздушной смеси в пограничном слое;
7п=-0,5(Гпw-j-Tc), где /п.ж — температура поверхности жидкости (принима-
ется температура жидкости). К; 7О—температура окружающего воздуха. К;
«—давление пара в пограничном слое, Па; h— парциальное давление на-
сыщенного пара, Па.
347
Внешний тепломассообмен и потенциал сушки. Потенциал
сушки определяет способность воздуха испарять влагу н пред-
ставляет собой адиабатическую психрометрическую разность
температур по показаниям сухого и мокрого термометров (£=
= ТС—Тлм). Шарик мокрого термометра плотно обмотан лос-
кутком хлопчатобумажного материала, конец которого опущен
в стаканчик с дистиллированной водой. Под действием капил-
лярных сил вода непрерывно поступает к шарику термометра
и его поверхность постоянно смачивается. На испарение влаги
затрачивается теплота, поэтому смоченный термометр показы-
вает температуру более низкую, чем сухой. Интенсивность ис-
парения воды с мокрого термометра тем больше, чем меньше
содержится водяных паров в окружающем воздухе. При этом
больше н разность в показаниях обоих термометров. Следова-
тельно, по показаниям психрометра можно определить влаж-
ность воздуха и скорость испарения влаги из материала. Для
этого используется уравнение
h = H — АВ (7е —7м),
где h — парциальное давление воздушных паров в воздухе, Па; Н— дав
ленне насыщенного водяного пара прн 7й, Па; В — барометрическое давле-
ние воздуха, Па; А — психрометрическая постоянная.
Л=а/(М.
где а — суммарный коэффициент теплоотдачи от воздуха к воде, Вт/(мг-К);
а’ Пк+о (а« — коэффициент теплоотдачи конвекцией от воздуха к по-
верхности испарения мокрого термометра; аж — коэффициент теплоотдачи
лучеиспусканием); К — коэффициент испарения; г — скрытая теплота испа-
рения, кДж/кг.
При малых скоростях воздуха значение А определяется пре-
имущественно ал, так как коэффициент а« мал. Но ал не зави-
сит от скорости движения воздуха, а коэффициент испарения К
с увеличением ее повышается. Таким образом, при малой ско-
рости движения воздуха с увеличением ее психрометрическая
постоянная А резко уменьшается. Прн больших значениях vt
напротив, Л мало меняется с изменением скорости, так как ос-
новное влияние на нее оказывает ак, имеющий такую же зави-
симость от скорости движения воздуха, как н К. При аЛ=0
значение А постоянно и не зависит от скорости воздуха.
В 1883 г. профессор Московского университета К. А. Зворы-
кин экспериментально вывел уравнение психрометрической по-
стоянной:
А 10* =593,1 + 135,1/У^+48/и,
где и — скорость движения воздуха около психрометра, м/с.
348
£ ТС —Т** =
Следует помнить, что для правильных показаний мокрого
термометра необходимо обеспечить плотное прилегание мате-
риН к шарику термометра либо к спаю термопар и применять
дистиллированную воду При использовании обычной воды на
иа материи откладываются растворенные в ней соли, материя
быстро пересыхает и требует частой замены. Оба резервуара
термометров должны быть открытыми, чтобы не было застоя
возтуха. Прн температуре воздуха выше 100°C нужно обеспе-
чить верхнее питание водой, что создает нормальный режим
смачивания мокрого термометра за счет пьезометрического на-
пора, н регулировку подачи дистиллированной воды.
Потенциал сушки отражает совместное влияние температу-
ры и влажности воздуха и а процесс сушки, определяет ско-
рость испарения влаги из материала, характеризует сушильную
способность воздуха и поэтому является основой типового рас-
чета процессов испарения н сушки. С учетом теплового балан-
са потенциал сушки
1000
(128>
(129>
се г—скрытая теплота испарения, кДж/кг; г——Т* (iH — энтальпия на-
сыщенного водяного пара при Ги); смв — теплоемкость влажного воздуха,
кДж/(кг-К).
Скорость испарения воды со свободной поверхности, кроме
уравнения (127), можно также выразить зависимостью
W' а „	a d„ — d
(Те_7-«)=—
Это уравнение применяется в условиях, когда процесс испа-
рения происходит при переменных параметрах воздуха.
Уравнения (127) и (129) учитывают процессы тепломассооб-
мена, происходящие иа поверхности влажного материала, т. е.
внешиий теплообмен между воздушной средой и влажным ма-
териалом. Однако прн сушке твердых влажных продуктов ре-
шающее значение имеют внутренние процессы тепломассообме-
на, зависящие от характера связи влаги с материалом, физико-
химических свойств и строения материала, перемещения влаги
внутри него, которые характеризуются более сложными зависи-
мостями, чем внешний тепломассообмен.
РАСЧЕТ ПРОЦЕССА СУШКИ
Для проведения расчета составляются материальные и теп-
ловые балансы всех элементов установки. В состав установки*
(рис 103) входят вентилятор, подогреватель воздуха, сушиль-
ная камера, бункера. Внутри сушильной камеры размещены
Дополнительные калориферы.
Материальный баланс сушильных установок. Для установок
Периодического действия баланс составляется на период процес-
34»
L,t2,dz,32
ca сушки, а непрерывнодействующих — на 1 ч работы. Масса L
сухой части воздуха при прохождении его через калорифер н
сушильную камеру не изменяется. В сушильную камеру вхо-
дит Mi кг материала влагосодержаннем и температурой
L кг сухой части воздуха температурой Л и энтальпией Л,
Ldi/1000 кг водяного пара, находящегося в сухой части воздуха
при влагосодержаннн dy=do. Из камеры удаляется кг вы^
сушенного продукта влагосодержаннем и температурой Та,
L кг сухой части воздуха и £d2/1000 кг влажного воздуха тем-
пературой Г2, влагосодержаннем d2 и энтальпией /2.
Материальный баланс сушильной установки:
M, + L + 4rfi/1000= Af1+l + Z4a/1000.	(130)
Расход воздуха на процесс сушки
4 = Г
1000
41—41
количество испаренной влаги
4. —d.
W =	— М3 = L 1000 -
(131)
(132)
Этот показатель характеризует производительность сушиль-
ной установки. При сравнении сушильных установок, различа-
350
ющихся производительностью» их показатели относят к 1 кг ис-
паренной влаги. Расход воздуха на испарение 1 кг влаги
Тепловой баланс подогревателя воздуха. В конвективных су-
шильных установках воздух перед входом в сушильную камеру
нагревается в паровых калориферах. В калорифер входит L кг
сухой части воздуха температурой То, влагосодержаннем d0
н энтальпией /2, а уходит из него L кг воздуха температурой Гц
энтальпией Л и влагосодержаннем В калориферы поступает
также D кг насыщенного пара энтальпией i и выходит D кг
конденсата энтальпией iK. Пар отдает D (i—кДж теплоты,
часть которой (Qn.B) расходуется на подогрев воздуха в кало-
рифере, часть (Qs11 в=2ч-4%) теряется с отходящим воздухом:
Qa . = D (i-*к) + D (I -х'к) 1ь.в-	(134>
Тепловой коэффициент полезного действия
Сп.В
«ъ.в- D(i —/к) 
Температура и энтальпия воздуха в калорифере повышаются
соответственно с То до Л и с /0 до Zi, а влагосодержаиие воз-
духа, как было показано ранее, ие изменяется: di=d0. Таким
образом,
Оь.в-ЧЛ-/0)-	(135)
Выразим разность энтальпий Л—/0 в соответствии с фор-
мулами (122) и (126) как
4 — /о = Q-вЛ + 10до 2500 + 10до 1,8757, —
“ вТ’о— 2500— JOOQ 1.875Т0 —
-	(Г,-т„) + 1.875	(Т, —То) = (Т,~ Гц) (се.. + 1.875
d.
Учитывая, что di=d0 и сил. в=сс.в4-1,875 1000 , получим
/1-/о = Свл.в(Л—Т’о)-	(136>
Подставив выражение (136) в (135), получим:
(2Д..= L (/,- /0) =	То).
Расход теплоты на испарение 1 кг влаги (qB. л — Qn.
= W)
(/,— /0) = ^„..(П- То).	(137>
Тепловой баланс конвективной сушильной камеры. Нагре-
тый воздух с параметрами 7\dt — do н /> поступает в сушильную
351
камеру. Для подогрева воздуха в процессе сушки в ией может
быть установлена дополнительная поверхность нагрева фдог.
Составим тепловой баланс:
Приход теплоты
С воздухом L/o+Qn.«
С материалом сн»оЯТ1+
+М2см"7'1 (для влажного ма-
териала AftelF-HWa)
С транспортными устройства-
ми МтрСтрТтр!
От дополнительной поверхно-
сти нагрева QAOB
Расход теплоты
С отходящим воздухом LIa
На испарение влаги и с ухо-
дящим материалом М3сж"Та
С транспортными устройства
МИ Af-jpCTpTтрз
Потерн в окружающую среду
Qt
Уравнение теплового баланса имеет вид
О + Оп.В + CH.oW'T 1 -р AfjCM 7\ “ МтрСтрТтр1 -к- Сдоп =
»=а L/a -J- AfjCMeTa -}- АТтрСтр^тра + Qe-
Перенесем левую часть уравнения вправо и разделим все
члены уравнения иа количество испаренной влаги:
К-— ^о) + ’ ц/ см* (^1— ^1) +	стр Пти* T’tpi) +
I _2*_ - т	®пв	^дод	л
+ |р —сН,о71	Щ IP
где с*" (Та—7]) —энтальпия материала; Сн.оГ| —энтальпия воды.
Обозначим: l=L)W\ ?и=-^-с«"(Т2—Ti); qn=-^p c-,r{T-,t2—
—Ttpi); <75=Qs/^ fln.B=Qn.в/®7’. Адоп^Сдоп/®7. Тогда
Gn в + <7доп = * (Л—/о) + Чи + 9тр + 9в—^оЛ-	(138)
Преобразуем разность энтальпий согласно уравнению (122):
Ji—lo=cc.,Ta+	Сс..Т„ —	(гл® 1П"—энтальпия
перегретого пара прн температуре отходящего воздуха Г2).
Прибавим к этому уравнению н вычтем из него выражение
dn . „
<п , отчего равенство не изменится, и сгруппируем члены:
1г—1о = Сс.я(Та—То)+	l'n/Z + -1ллп”(*«/'—!'п°). Учитывая, ЧТО
IvlXI	1 Wu
di=do:	-p. н преобразуя i„"—i„°=2500+l,875T2—2500—
1,8757*0= 1,875(7*3—To), получим: /2—/о=Сс..(Тз—То)+i0'7'+
+-j^0 1.675(Т2-То) = (T2-r0) (Cc..+	1,875) + ‘^С2Л.,(Т2-
— То)+1„"11, так как Свл.в=Сс.»+ 1,875. Подставим полу-
ченное равенство в уравнение (138):
fln.B + 9доп = *’п'— сН,оЛ + fcefl.B (Tt— То) + 9ы 4- QTP -- ?j.	(139)
-352
Пусть fli=in/z—c^oTi— теплота, затраченная иа испарение
воды нз материала, a q3=lcan. В(Т2—То)—теплота, уносимая нз
сушильной камеры отходящим воздухом. В окончательном виде
уравнение теплового баланса сушильной установки
Ча в + 9доп = 91 + 9. +?ы + ?тр + 91-	(140)
Анализ теплового баланса позволяет установить все причи-
ны потерь при сушке, снизить нерациональное использование
теплоты и повысить тепловой КПД установки. Рассмотрим
уравнение (140) по элементам.
I. Теплота, затраченная на испарение влаги, qi=inf'—
является полезно использованной. Скрытая теплота парообра-
зования r=inz/—Лн^о7*1 зависит от давления, при котором проис-
ходит испарение: чем выше давление, тем меньше г. Большин-
ство сушильных установок работает прн атмосферном давле-
нии, при котором г=2258 кДж/кг. Однако образующийся пар
имеет свое парциальное давление, прн котором г больше, чем
при атмосферном давлении, и колеблется в пределах 2392—
2406 кДж/кг.
КПД сушильной установки представляет собой отношение
полезно использованной теплоты ко всей затраченной: т] =
=<71/(<7п.в + <7д оп)- Таким образом, q\ показывает, насколько по-
лезно использована теплота, переданная от нагретого воздуха.
2. Теплота, уносимая воздухом нз сушильной камеры, q3 =
= 1слял(Т2—Тс). Прн влагосодержаиии di воздуха, вхо-
дящего в сушильную камеру, сал. в = сс. „ + l,875di/1000, так как
активным теплоносителем является воздух, проходящий через
подогреватель и направляемый в сушильную камеру, а не вла-
госодержание отходящего воздуха, которое увеличилось за счет
испарения влаги из материала (расход теплоты иа него учиты-
вается q^).
В этой статье расхода учитывается только теплота, недоис-
пользованная в сушильной установке. Ее доля в конвективных
сушильных установках довольно значительна — до 30%. В иде-
альном случае воздух на выходе из сушильной камеры охлаж-
дается до Т3=Т0 (температуры окружающей среды), и тогда
9з=0. Но на практике осуществить это невозможно, так как
скорость сушки при таком низком потенциале будет весьма не-
значительной .
Для уменьшения данной статьи расхода либо возвращают на
рециркуляцию часть отходящего воздуха, либо используют эту
теплоту для подогрева в зимнее время воздуха или воды. По-
следний метод целесообразнее» так как позволяет использовать
Дополнительно теплоту за счет конденсации водяного пара.
3	Теплота, уносимая высушенным материалом,
Хс/'(Т2—Ti). Температура Т3 материала на выходе из су-
23-205
353
шильной камеры при распылительной сушке определяется тем-
пературой отходящего из сушильной камеры воздуха.
На данную статью прн большом начальном влагосодержа-
нии материала приходится 2—5% общего расхода теплоты. Эту
потерю можно уменьшить» если воздух для охлаждения сухого
материала подавать в вентилятор сушильной установки.
4.	Потери теплоты с транспортными устройствами
м -^В-стр(Ттр2—Trpi) происходят тогда, когда транспортные
устройства (транспортерные ленты, конвейеры, тележки, ваго-
нетки, лотки, кассеты) входят и выходят нз сушильной камеры
Поэтому при расчете ее нужно учесть величины Л1тр, стр, Ттр2
и Тт₽1.
5.	Потерн теплоты в окружающую среду q-> достигают зна-
чительной величины прн большой поверхности ограждения су-
шильной камеры, особенно если ее наружная поверхность не
имеет тепловой изоляции. Данная статья потерь теплоты имеет
ие только технико-экономическое, но и санитарно-гигиеническое
значение: выделение теплоты в помещение в холодное время
года способствует его отоплению, а летом, наоборот, требует его
охлаждения, установки вентиляционных устройств.
Потери теплоты в окружающую среду состоят из потерь че-
рез ограждения сушильной камеры ^огр н составляющих мень-
шую часть потерь с утечкой воздуха дут.»:
Я» e 7orp + VyT.ai
2FKAT	£ут.в _
Corp5™ JfT » ?ут.в— ф Сут.в V ср 'о)>
где SF — суммарная площадь поверхности отдельных конструктивных эле-
ментов ограждения сушильной камеры (боновые стенкн, потолок, пол н пр.),
м2; К— суммарный коэффициент теплопередачи, Вт/(м*-К). Для отдельных
элементов он рассчитывается по общепринятому уравнению
+S6/X4-I/G2), где «1 и а> — коэффициенты теплоотдачи соответственно от
нагретого воздуха сушильной камеры к внутренней поверхности стенок и от
наружной поверхности к окружающему воздуху, Вт/(м2К); С — толщина
отдельных слоев, нз которых состоит ограждение, м; X — коэффициент теп-
лопроводности, Вт/(м-К). В среднем Х—5Ч-17 Вт/(м’-К);
ДГ— средняя разность температур стеной сушильной камеры. ДГ^Гм—Тя»г,
где Гиар —температура наружной поверхности стеикя. К; Т,,,—средняя
температура внутренних ее поверхностей. К; 7‘.в=Ов5(7‘сп1«4-7,сш1п),
где Т'шах и Тсшin— максимальная и минимальная температуры нагретого
воздуха в сушильной камере иа данном участке. Температура внутренний
поверхностей сушильной камеры должка быть выше точки росы во нзбеж-
ние конденсация водяных паров и отложения иа янх продуктов. Темпера-
тура наружной стенкн согласно условиям охраны труда не должна превы-
шать 50 X; £гг.в — утечка воздуха, кг/ч (определяется экспериментально)
сут.— удельная теплоемкость прн средней температуре воздуха в сушиль-
ной камере Та — температура воздуха в помещения.
Большинство сушильных установок, в том числе н распыли-
тельные, работают при некотором разрежении в сушильной ка-
мере. В этом случае теплота с утечкой воздуха не теряется и
354
9Та составляющая не учитывается при расчете общих потерь.
Потери теплоты в окружающую среду q5 можно также рас-
считывать по остатку теплового баланса. Следует учитывать,
что в эту статью входят потери, обусловленные неточностью ис-
пытания установки, и неучтенные. Если расхождение результа-
тов аналогичного расчета статей расхода теплового баланса по
сравнению с приходом теплоты превышает 2%, это указывает
на наличие неучтенных источников потерь. Пересмотр статей
теплового баланса помогает установить неучтенные источники
потерь теплоты, а следовательно, улучшить работу сушильной
установки
Тепловой баланс (как и материальный) сушильных устано-
вок непрерывного действия составляют на 1 ч работы, а уста-
новок периодического действия — на период работы при уста-
еовившемся тепловом режиме. При этом время работы сушиль-
ного аппарата разделяют иа отрезки, в течение которых режим
остается приблизительно постоянным. Составляют тепловой
баланс на каждый такой промежуток времени и затем сумми-
руют его за весь рабочий период. В тепловом балансе периоди-
чески действующих установок нужно учитывать также расход
теплоты на нагрев сушильного аппарата.
Чтобы можно было сравнить разные режимы работы су-
шильной установки, тепловой баланс следует составлять по
отношению к теплоте, вносимой входящим воздухом, т. е. к теп-
лоте пара, использованной в сушилке, а не к расходу пара.
Аналитический расчет процесса сушки. В уравнение теплово-
го баланса (138) введем комплекс величин
А ~ (CHjOT11 + 9доп) —(?м + 9тр + ?») 	(141)
Величина Л характеризует внутренний тепловой баланс су-
шильной установки без учета роли воздуха как теплоносителя.
Сравнивая оба эти уравнения, получим /(/2—/о)—А—<7n.i = 0,
или ?п. в=/(/2—/о)—А. Но, как было установлено ранее, расход
теплоты в подогревателе воздуха <7п.в=/(Л—/о). Отсюда /(/t—
/о)=/(/2—Zo)—Л,
или
/(/,—/1)=Д	(142)
И
Л-/«4-4/1.	(143)
Уравнение (143) характеризует реальный процесс сушки
в отличие от идеального (теоретического), происходящего без
потерь теплоты, в котором энтальпия воздуха в сушильной ка-
мере ие изменяется, т. е. /я = В действительном процессе
сушки потерн теплоты неизбежны, они учитываются уравне-
нием (141). Энтальпия отходящего воздуха в таком процессе
Изменяется в зависимости от значения Л:
при отсутствии дополнительных калориферов внутри сушиль-
ной камеры (<7доя=0) А отрицательная и <2<Л;
Я •	355
когда внутри сушильной камеры имеется достаточная по-
верхность нагрева qaon, с избытком компенсирующая все поте-
рн теплоты, Д имеет положительное значение и /а>/ь т. е. эн-
тальпия воздуха в сушильной камере увеличивается;
дополнительная поверхность нагрева компенсирует все по
тери теплоты (Л=0) и т. е. энтальпия отходящего boj
духа равна энтальпии воздуха, входящего в сушильную каме
ру. В этом случае действительный процесс сушки осуществля
ется как теоретический.
Уравнение (142) можно записать как
Z(/i-/>) + A«Ot	(144/
d.	Ъ
Ю00 ia' Cc*Ti— 1000 l°’'
Сгруппируем члены уравнения (145), прибавим к нему и от-
нимем in"di/1000:
d,	- do— d. .
Л---= С£.и (Л— Т’я) + 1000 (^П*—-*пЭ— 1000 <И “
- сс.« (7*1— 77) +	(2500 + 1.87577— 2500— 1.87577)— -j- =
я (7”i—Т^) ^£с.в+ 1,875 jqqq — j— Свл.в (Т1—- Т2)	6T/J-
Подставим полученное выражение в уравнение (144)
fcM..(Tj—Л)— 1п"+Д=0. Отсюда
Уравнение (146) определяет расход воздуха как теплоноси-
теля на испарение 1 кг влаги. Приравняем его к уравнению
(133), характеризующему расход воздуха как влагопоглотите-
ля при испарении 1 кг влаги,
у—Л 1000
Ол.в (77 “ 77)	da- dt '
откуда
Л —т, V— д	Л —Л in-— Д
da— di * 1000c„.B	илн d, —dt “ ]000fc..+ l,875d1*	1
Уравнение (147) представляет собой аналитическое описа-
ние процесса сушки. Здесь 7\—температура воздуха, входяще-
го в сушильную камеру нз подогревателя. Выбор этой темпера-
туры определяется технико-экономическими и технологическими
требованиями. Чем выше температура Ти тем экономичнее про-
цесс сушки. Одновременно значение 77 должно обеспечить вы-
сокое качество готового продукта, поэтому следует принимать
максимально допустимую температуру 77 для данного мате-
риала при данном способе сушки.
356
Влагосодержаиие воздуха, входящего в сушильную камеру
из подогревателя (dt=d0), выбирают в пределах 10—15 г/кг
сухого воздуха (по лети нм условиям, когда оно выше, чем зи-
мой) Энтальпию перегретого пара в воздухе, отходящем нз
сушильной камеры, определяют по температуре этого воз-
духа Т-.
Значение А выбирают с учетом наличия или отсутствия до-
полнительной поверхности нагрева внутри сушильной камеры.
Таким образом, в уравнении (147) остаются неизвестными
Tt и d2t характеризующие параметры отходящего воздуха. Их
определяют подбором. Влагосодержаиие отходящего воздуха da
не должно быть больше (насыщенного влагосодержания dH, в
противном случае произойдет конденсация пара нз воздуха и
высушиваемый материал увлажнится. Значения Т2 н ds нахо-
дят графически с помощью Z—d диаграммы.
I-d ДИАГРАММА
Z—d диаграмма (рнс. 104) служит основой теплового рас-
чета конвективных сушильных установок» наглядно представляя
весь процесс сушки. С помощью I—d диаграммы выполняют
графические расчеты сушки, охлаждения, вентиляции, отопле-
ния. кондиционирования и смешивания воздуха.
В качестве осей координат в I—d диаграмме приняты основ-
вые параметры воздуха как агента сушки: энтальпия Z и вла-
госодержание d. Энтальпию Z (в кДж/кг) сухого воздуха в оп-
ределенном масштабе откладывают на оси ординат. Прямые
линии Z=const расположены к ней под углом 45°. В прямо-
угольной системе координат диаграмма получается слишком
удлиненной в направлении оси ординат, поэтому для удобства
графических изображений Z—d диаграмму строят в косоуголь-
ной системе координат с углом между осями 135°.
Влагосодержаиие d откладывают в определенном масштабе
на вспомогательной оси абсцисс. Прямые лиинн d*=const рас-
f- полагаются иа Z—d диаграмме параллельно оси ординат, т. е.
вертикально (рис. 105,а).
Почти все /—d диаграммы построены для среднегодового
барометрического давления в центральной части СССР (В=
=745 мм рт. ст., или 99,31 кПа).
Изотермы T=const (рис. 105,6) на Z—d диаграмме по-
строены согласно уравнениям (122) и (125):
1 - Q..T +	(2500 + 1.8757).
Линейная связь между Z и Т говорит о том, что изотермы
^=const изображаются на Z—d диаграмме в виде прямых ли-
ний. Поэтому для построения 7'«=const достаточно взять две
Iточки: при d=0 и при Т— Z и, задаваясь определенным значе-
357
Рис. 104. /—d диаграмма
Рнс. 105. Элементы l—d диаграммы:
• — /—const; d—const: б —Г—const; в — «р—const; A—const
ннем d, определить Т [Г= (/-	2500)/(сс.в+1»875<//1000)] и
/. Затем на пересечении линий / н d ставят точку Т, соединяют
точки с одинаковыми значениями Т и получают изотермы
₽const. На /—d диаграмме изотермы проводят через интервал
]0°С в виде наклонных прямых. С увеличением температуры
изотермы располагаются выше, повышается и угол их наклона
к горизонтали.
Линин постоянной относительной влажности воздуха <р=
=const (рис. 105, в) строятся на основании уравнений (115) и
(118), откуда d=622<p/iH/(B—<phH). При этом задаются опреде-
ленным значением <р и по выбранной произвольно температу-
ре Т с помощью уравнения (116) определяют ftK. Пересечение
линий Т и d соответствует точке заданного значения <р. Полу-
ченные точки соединяют линией. Затем задаются другими зна-
чениями и производят аналогичные построения.
На I—d диаграмме линии ср = const имеют вид пучка и рас-
ходятся друг от друга тем больше, чем больше d и меньше <р.
Сосредоточенные в нижней части диаграммы, они пересекают
ось координат прн Т=0 К.
Кривая <р=1 (100%), характеризующая полное насыщение
воздуха влагой, является граничной линией. Выше нее распо-
ложена рабочая часть диаграммы, соответствующая ненасы-
щенному воздуху, а ниже — нерабочая часть для воздуха, пере-
насыщенного парами воды и водой в жидкой фазе в виде тума-
на. Такую смесь не используют в сушильных процессах, так
как оиа не в состоянии дополнительно воспринять пар. Пересе-
чения изотерм с граничной линией <р=1 дают значения темпе-
ратуры насыщения (точки росы) Тк, пересечение с ней линии
d= const определяет предельное влагосодержанне dH.
Прн температуре Т=99,4°С давление насыщенного водяного
пара hH становится равным барометрическому (hH=B =
99,3 кПа). Дальнейшее повышение температуры не меняет <р,
так как смесь состоит только из пара (ф=й/Ан=Л/В), и при
температурах выше 99,4 СС линии <p=const идут вертикально
вверх (по линии соответствующего влагосодержания).
Прн изменении барометрического давления от В1 до В. в ус-
ловиях постоянного влагосодержания относительная влажность
воздуха меняется от до ф2: d=622<pM(Bi—ф]Лн) =
=622<р2Лн/(В2—Фг^н), откуда Ф1/В1 —фг/Вэ, т. е. относительная
влажность воздуха прямо пропорциональна барометрическому
Давлению. Таким образом, с уменьшением барометрического
Давления уменьшается <р, возрастает свободная влагоемкость
воздуха, так как при одинаковой температуре увеличивается
Предельное влагосодержанне dH. Скорость испарения влаги воз-
растает прн углублении вакуума, поскольку увеличивается по-
тенциал сушки.
Линия парциальных давлений водяного пара h=const
.(рис. 105, в) построена на основании уравнения (118), из ко-
359
3
Рнс. 106 Построение теоретического
процесса сушки иа I—d диаграмме
Рис 107. Построение действи-
тельного процесса сушки по та-
данным параметрам воздуха, вхо-
дящего в сушильную камеру
торого h=Bdl(622+d). Благодаря линейной зависимости пар-
циального давления водяного пара от влагосодержаиия линия
й = const имеет вид наклонной прямой. Оиа расположена ниже
граничной линии <р — 1. Значения парциального давления водя-
ного пара находят в точке пересечения заданной d = const с ли-
нией h=const. При увеличении влагосодержаиия воздуха пар-
циальное давление водяного пара возрастает.
Построение теоретического процесса сушки на I—d диа-
грамме. Точка А с координатами То, d0, Ic (рис. 106) характе-
ризует параметры воздуха на входе в подогреватель, точка В
с координатами Ти h, di—d0— после подогревателя на входе
в сушильную камеру. Линия АВ определяет процесс подогрева
воздуха при неизменном влагосодержаиии (di = de=const).
Теоретический процесс сушки, происходящий при постоянной
энтальпии воздуха (/i=const), на /—d диаграмме выражен ли-
нией ВС. Точка С с координатами 7\, d2t /a=/i=const характе
рнзует параметры отходящего воздуха, отрезок DC определяет
разность влагосодержаиий воздуха после окоичачиия сушки и
до иее: d2—di=DCMd (Ма — масштаб влагосодержаиия данной
i—d диаграммы). Расход воздуха I на испарение 1 кг влаги
в соответствии с формулой (133) составляет 1000/DCMd, т. е.
обратно пропорционален отрезку ДС в масштабе диаграммы.
Расход теплоты /1—Io=ABMr (М— масштаб энтальпии
данной 1—d диаграммы). Расход теплоты q0 на испарение I кг
влаги в соответствии с формулой (137) составляет
360
nOOOIDCMd)ABMi=lOOO(Mi/Md)(ABIDC)=m(AB/DC), где m =
= 1000AfIMIJ=const. Так как BD/DC=Ctga; AD/DC=ctg$,
Жэмулу можно преобразовать: qt,^mABIDC=m(BDIDC+
i.DiDC). По условиям построения /=const, a=4S°. Тогда
c„=m(Ctga+Ctg₽) =m[Ctg45+Ctg (90—у)] =m(l -rtgy).
Расход теплоты на испарение 1 кг влаги при теоретическом
процессе сушки пребывает в лниейиой зависимости от тангенса
угля у—наклона линии АС к оси горизонта. Линия АС харак-
теризует параметры воздуха сушильной камеры иа входе и вы-
ходе из нее. Размер угла у характеризует экономичность су-
шильного процесса, что позволяет сравнить различные его ва-
рианты При у=90° tgy = oo, при у=—45° tg(—45°С) =—I и
47о=0. Таким образом, расход теплоты изменяется от нуля до
бесконечности
При теоретическом процессе, происходящем без потерь теп-
лоты, дДОп=0; дтр=0; д5 = 0; /2«=/ и расход теплоты на испаре-
ние I кг влаги Vo=ffn.»“in/,+V2-
Построение действительного процесса сушки. В действи-
тельном процессе расход теплоты иа испарение 1 кг влаги (с
учетом всего прихода и расхода теплоты) дп.в+^доп+сН1оЛ =
= <п+<7з+^м+^тр+^5. При этом учитывается внутренний тепло-
вой баланс сушильной камеры (141). Энтальпия отходящего
воздуха в действительном процессе описывается уравнением
(143) или
А
(148>
которому соответствует прямая линия. На рнс. 107 показано по-
строение действительного процесса сушки при заданных пара-
метрах воздуха, входящего в сушильную камеру (точке А со-
ответствует То, do, /0; точке В — /ь Tit dj=d0). При текущих
координатах Ind уравнение (148) примет вид
.	А
'-'."-iooo-P-o.).
/=/> +T666"(d—di>-	Iм9)
Энтальпия I при Д>0 увеличивается и иа 1—d диаграмме
изображается в виде прямой, расположенной выше линии h =
== Const; при Д<0 оиа располагается ниже этой линии.
Проведем линию I—const через точку В н выберем на ней
произвольно точку е, через которую проведем параллельно оси
абсцисс прямую ef, соединяющую эту линию с линией АВ, а
параллельно оси ординат — прямую еЕ. Уравнение (149) запи-
шем в виде eEMi= е[Ма, откуда
А1/ 1000 т	(150)
361
Измерив отрезок ef в масштабе данной I—d диаграммы, по
формуле (150) найдем размер отрезка еЕ н отложим его вверх
по вертикали при Д>»0 нли вниз прн Д<0.
Дополнительных поверхностей иагрева в распылительных
сушильных установках иет (^Яоп=0), поэтому здесь всегда
Д<0; в ленточных конвейерных сушильных установках 9ДОп2>
>0 и Д>0. Соединим точки В и Е прямой, которую продол-
жим до пересечения с точкой С, характеризующей какой-либо
параметр отходящего воздуха (Т2, d3 или <ра)- Точка С опреде-
ляет все параметры воздуха на выходе из камеры и дает реше-
ние аналитического уравнения (147).
Проведем линию /2 = const до ее пересечения с линией АВ
в точке F при Д:>0 и в точке Ft при ДсО. Полученный про-
цесс AFC (AFiC) равнозначен действительному процессу АВС
при одинаковых параметрах воздуха на входе и выходе из су-
шильной установки. Для процесса А ЕС уравнение (148) имеет
внд FBM,=-^ DCM„, откуда Д= 101)0 (Л1, ,МЙ) (FBIDC)
=m(FBfDC).
Уравнение внутреннего теплового баланса сушильной каме-
ры можно записать в виде ^дои=Д+^м+9тр+?в—Сн^Г^
г= т (FB/DC) Ч-^м+^тр+^б—снжоГ 1-
Расход теплоты иа подогрев воздуха в подогревателе дПл =
^l(ll—lo)=m(AB/DC).
Полный расход теплоты на сушку
 + 9доп “ т (АВ/DC) + т (FB/DC) + + 9тр + 9в“	i =
“ т (AF/DC) -J- + <утр — CHjOTj-	(151)
Сравнивая уравнения (151) н (139), получаем: m(AFIDC) =
=*п"4-<72=<7о- Таким образом, процесс AFC является теоретиче-
ским действительного процесса АВС. Оии имеют общую ли-
нию АС. При Д<0 в действительном процессе воздух перед
сушильной камерой нагревается до более высокой температуры,
чем в теоретическом, и отрезок FB выражает излишек теплоты,
который уравнивает внутренний тепловой баланс сушильной
камеры.
Экономичность сушильного процесса характеризуется углом
наклона линии АС, определяющей параметры воздуха перед
входом в подогреватель и иа выходе из сушильной камеры. Та-
ким образом, экономичность процесса сушки можно установить
по соответствующему теоретическому процессу, ие прибегая
к построению действительного процесса.
Построение действительного процесса сушки по заданным
параметрам воздуха на выходе нз сушильной камеры. Извест-
ны параметры воздуха: в точке А (иа входе в подогрева-
тель) — Го, dQt /0; в точке С (на выходе из сушильной каме-
ры) — Г2, d2t /2. Уравнение (148) для этого случая имеет вид
362
h—I=*	(da—d), откуда /=/я JL_(d2—d). Следователь-
но, при Д>0 прямая линия действительного процесса пройдет
ниже линии /2 = const, а при Д<0 — выше (рис. 108).
Проведем через точку С прямую h=const. Произвольную
точку F иа линии /2=const берем в месте пересечения послед-
ней с линией АВ (di=d0). Размер отрезка FB определяется по
формуле (148): FB=—DC. Отрезок FB откладываем вниз при
д>0 и вверх при Д<0. В результате получаем действительный
процесс АВС, которому соответствует теоретический AFC.
Таким образом, каждому действительному процессу сушки
соответствует определенный теоретический процесс. Сравнение
(различных действительных процессов проводят по расходу теп-
лоты до при соответствующих нм теоретических процессах, так
как угол у наклона линии АС у теоретического и действитель-
ного процессов одинаков.
I Построение линий температур мокрого термометра и потен-
циала сушки на I—d диаграмме. При адиабатическом процес-
се происходит только конвективный теплообмен между нагре-
тым воздухом и поверхностью испарения: <7в«=0; дТр=0; <7ы = 0;
Линин Га“=const строятся аналогично рассмотрен-
ному выше действительному процессу сушки по заданным па-
раметрам воздуха, выходящего из сушильной камеры. Точка С
лежит иа линии <р = 100% и имеет параметры Ги = Гаи; /2 = /и;
d2=dH и Д=Га“. Через точку С (рис. 109) проведем прямую
/S=/H=const до пересечения ее с линией do=0 в точке F. По
уравнению (148) определим /н—h = Ta*(dH—dJ/1000;
= (ТвиIm)DC. Отложив ниже линий /H = const отрезок FB и со-
единив точки В и С, получим 7’.“=const. Эти линии иа диа-
грамме незначительно отклоняются от линий /H=const. Значе-
ния Гям читаются иа линии <p=l==const.
Точки пересечения линий Та*=const с изотермами r=const
соответствуют значениям потенциала сушки Е=ГС—Та". Лииии
Е=const строятся соединением точек с одинаковыми значения-
ми Е.
На линии полного насыщения <р=1 Тс = Гн = Тлм и £=0, т е.
лниия <р=100% является также линией нулевого потенциала
сушки.
Линин E=const равномерно распределены по всей площади
/—d диаграммы и пересекают линии d=0. Прн небольших зна-
чениях влагосодержания они практически одинаково отделены
Друг от друга.
ЭКОНОМИЧНОСТЬ ПРОЦЕССА СУШКИ
Влияние параметров воздуха иа экономичность процесса
можно определить по расходу теплоты иа испарение 1 кг влаги
При теоретическом процессе, имеющем одинаковый с действи-
363
Рис. 108. Построение действитель-
ного процесса сушки по задан-
ным параметрам воздуха, выходя-
щего нз сушильной камеры
Рве 109. Построение линий £“-»
const н £—const на /—d диаграм-
ме
Рис. 110. Сравнение процессор, Рнс. Ill. Процесс сушки с дополня-
суикв прн разных температурах тельным подогревом воздуха
нагретого воздуха
тельиым процессом наклон линий АС к оси абсцисс. Точка А
(рис. НО) характеризуется постоянными параметрами воздуха:
То, do, h, Ео. Воздух нагревается до разных температур. Самая
высокая — в точке Bit соответственно ниже в точках В2, В3 и
Bt. Точки Ci, Сз, Сз и С4 процессов ABiCi, АВ2С2, ABZC3 на-
ходятся на линии Е2=const, причем точка С4 совпадает с точ-
кой В4-
Днализируя эти процессы, можно сделать следующие вы-
воды:
1) чем выше температура нагрева воздуха в подогревателе,
тем меньше расход воздуха на процесс сушки (расход воздуха
обратно пропорционален отрезкам CD и C\Di>C2D2>CzDz)‘,
2) с повышением температуры воздуха, входящего в су-
шильную камеру, угол <р наклона линии АС к горизонтальной
оси уменьшается, следовательно, сокращается расход теплоты
q0 иа испарение влаги из материала.
На пересечении линий Е2 — const и АВ точка С4 совпадает
с точкой В4, отрезок C4D4=0, расход воздуха равен бесконеч-
ности, а температура является минимально возможной для осу-
ществления процесса сушки. Таким образом, без подогрева
воздуха сушку проводить нельзя.
Прн однократном использовани воздуха процесс сушки це-
лесообразно вести при максимально допустимом для данного
материала и данного способа сушки нагреве воздуха Поэтому
при распылительной сушке материала (например, молока) воз-
дух в калорифере можно нагревать до 180—200 °C, что эконо-
мичнее, чем при иагреве воздуха до 140—160 °C. Однако тем-
пература отходящего воздуха, соответствующая температуре
сухого молока, ие должна превышать 80°C.
К процессам сушки с многократным использованием сушиль-
ного агента относятся варианты с дополнительным подогревом
воздуха и с частичной рециркуляцией отработанного воздуха.
Вариант с дополнительным подогревом воздуха широко ис-
пользуется в многоярусных ленточных конвейерных сушильных
установках Воздух, имеющий в точке А начальные параметры
То, do, Io, Ео (рис. 111), нагревается в подогревателе, и в точ-
ке В его параметры составляют di—do, h, Ei. В сушильной
камере температура, потенциал сушки, энтальпия снижаются
(линия ВС), а влагосодержаиие воздуха увеличивается вследст-
вие затрат теплоты на испарение влаги. В точке С параметры
воздуха равны Т2, d2, 12 и Е2- Этот воздух направляется в про-
межуточный дополнительный подогреватель, установленный
либо в самой сушильной камере, либо в промежутке между
отдельными ее зонами. Здесь он нагревается до той же темпе-
ратуры (допустимой для данного материала) по линии CBt и
подается во вторую часть сушильной камеры. В точке В] воз-
дух имеет параметры Т\, di, /2 и Е3. Потенциал сушки Е3 в точ-
ке меньше, чем в точке В, так как воздух воспринял влагу,
испаренную из материала (показания температуры по мокро-
365
Рнс. 112. Процесс сушки с частичной рециркуляцией отработанного воздуха:
а — без подогрева; б — с подогревом смеса воздуха
му термометру здесь выше). Во второй части сушильной каме-
ры параметры воздуха в точке Ct составляют Т2, d3t Ц, Е*.
Аналогично строится процесс для следующих зон. При этом
варианте расход воздуха уменьшается приблизительно вдвое
(DiCi=2DC), расход теплоты также меньше, так как Yi<y. и
сушка в обеих частях сушильной камеры осуществляется при
постоянной температуре входящего воздуха, максимально до-
пустимой для данного материала и данного способа сушки.
Чтобы обеспечить одинаковый расход теплоты и воздуха в про-
цессе AFC прн отсутствии дополнительного подогрева, воздух
в подогревателе перед сушильной камерой необходимо нагреть
до значения, которому соответствует точка F, где температура
может быть значительно выше допустимой.
Вариант с частичной рециркуляцией отработанного воздуха
включает две разновидности: без подогрева смеси воздуха н
с подогревом ее. Рассмотрим первый случай (рис. 112,а). Если
к 1 кг свежего воздуха с параметрами /0, do прибавить п кг от-
работанного воздуха с параметрами /2» ds, то получим (п+1)
кг сухой части смеси с параметрами /см, dCM: /о+п/а= (л+1)/с«;
d0-t-nd3= (n+l)dc- откуда
lot— dew— do
“ d,—d^ ’
(152)
Уравнение (152) выражается линией AC с точками А (/о.
do), C(f3, da) и М(/сы, dCM); n=AMIMC=DN!NC. Из рис. 112
следует, что процесс АВС происходит без рециркуляции возду-
ха, а МКС — с частичной рециркуляцией. Сравнение процессов
АВС и МКС показывает, что расход теплоты д0 иа сушку в
366
обоих случаях одинаков, так как угол у не изменяется, ио прн
этом снижаются Т\ и Ei смеси воздуха перед сушильной каме-
рой.
Увеличение расхода воздуха доказывается следующим обра-
som: если к обеим частям уравнения (152) прибавить 1, то по-
лечим
I —	d,— 4
•+ *e dt — do. +	d-—dCM ‘
Расход свежего воздуха 10 иа процесс АВС составляет
1000/(ds—do), а расход смеси воздуха I на процесс МКС со-
ответственно 1000/(d2—dcil). Их отношение	—d0)/(da—
-de-), илн l/l0=n+l, откуда Z=Z0(n+l). Таким образом,
расход воздуха в процессе МКС с частичной рецирку-
ляцией в (п-}-1) раз больше по сравнению с процессом АВС,
осуществляемым без рециркуляции агента сушки. Процесс
МКС ие обеспечивает экономических преимуществ, однако его
применяют для обработки трудносохнущих материалов, когда
скорость перемещения влаги от внутренних слоев к поверхно-
сти должна соответствовать скорости испарения влаги. Это ве-
дет к равномерному распределению влаги в материале, рав-
номерной его усадке, в материале ие создается напряжений, не
появляются разрывы и трещины.
При втором способе осуществляется частичная рециркуля-
ция с подогревом смеси воздуха в подогревателе до значения
потенциала сушки Ei (рис. 112,6). Процесс MBiCi происходит
при одинаковом с процессом АВС расходе воздуха, так как
DC=DiCt (это следует из равенства прямоугольных треуголь-
ников DBC и DiBiCi, у которых ВС и ЛС равны и параллель-
ны), и меньшем расходе теплоты (yi<y).
ГЛАВА 13
КИНЕТИКА И ДИНАМИКА ПРОЦЕССА СУШКИ
При сушке влажных материалов происходят взаимосвязан-
ные процессы тепло- и массообмена между материалом и су-
шильным агентом. Наружные процессы характеризуются внеш-
ним массообменом — испарением влаги, т. е. движением пара
от поверхности материала в окружающее воздушное простран-
ство, и внешним теплообменом между нагретым газом и по-
верхностью материала. Испарение влаги с поверхности материа-
ла нарушает равновесие — центральные слои содержат больше
влаги и имеют меньшую температуру, чем поверхностные. Это
приводит к внутреннему тепломассообмену. Процессы внешнего
и внутреннего тепломассообмена в процессе сушки взаимосвяза-
ны. Сложный характер этих процессов изучен и математически
обобщен в работах А. В. Лыкова и его учеников, Г. К. Фило-
иеико, П. Д. Лебедева, В. В. Красникова, Ю. А. Михайлова,
П. Г. Романкова, А. А. Долинского, А. С. Гинзбурга, Э. И. Гуй-
го, В. И. Муштаева, П. С. Куца, Б. С. Сажина и др.
ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ЖИДКОСТИ И ПАРА ВО ВЛАЖНЫХ
МАТЕРИАЛАХ В ПРОЦЕССЕ СУШКИ
Испарение влаги с поверхности материала создает перепад
влагосодержаиия VL/ между наружными и внутренними слоя-
ми материала, что вызывает непрерывное перемещение влаги
из внутренних, более влажных слоев, к наружным, менее влаж-
ным. Таким образом, в процессе сушки влажность во всем
объеме материала непрерывно уменьшается.
На перемещение влаги внутри материала оказывает влия-
ние термодиффузия, обусловленная перепадом температур VF
внутри материала. Термическое перемещение влаги (термовла-
гопроводность) происходит в направлении потока тепла от
участков с более высокой температурой к участкам с меньшей
температурой.
При интенсивных методах сушки, с применением температур
сушильного агеита свыше 100 °C, испарение происходит во всем
объеме материала. Внутри частиц материала появляется гра-
диент давления Vp, под действием которого происходит поляр-
ное перемещение влаги (в виде пара).
По А. В. Лыкову, количество влаги, переместившейся внут-
ри материала,
7- — (amPo W + vr + OpVP),	(153>
где От, ат*, а— коэффициенты соответственно диффузии влаги, термодиф-
368
фузии н молярного переноса пара, м*/ч; ро— плотность абсолютно сухого
материала, кг/м’ Знак минус означает, что движение влаги направлено в
сторону уменьшения влажности.
При температурах сушильного агента ниже 100 °C градиент
давления отсутствует и уравнение (153) принимает вид
/ =, — (OmPoVf/ + flmTPoVT) =» —а^Ро (V£7 + 6vr),
где 6=-amT/a«— относительный коэффициент термодиффузии,
(Дифференциальные уравнения переноса теплоты и влаги
внутри влажных тел в процессе сушки сформулированы
А. В. Лыковым:
ди
+ ат-г^Т 4- apVlp;	(154)
-7-) W + (а +“ атб) \7*Т + (am -у- Вр) v’p;	(155)
-^ = (-^^-(^вр)^Г+(Ор-^6г)^.	(-56)
где Т — температура материала, °C; т—время, ч; ат — коэффициент тем-
пературопроводности, м2/ч: е — критерий фазового превращения — отношение
количества испаренной влаги к влагосодержанню в данном объеме (прн
«=0 влага перемещается только в виде жидкости, при в=1—только в ви-
де пара); г—удельная теплота испарения связанной влаги, кДж/кг; Ос —
относительный коэффициент фильтрационного потока влаги; V2— диффе-
ренциальный оператор Лапласа (V>—^/dxs-||-d(ft—1}}(хдх), где ft —число
конечных измерений; х— безразмерная координата]; с — приведенная удель-
ная теплоемкость сухой части материала, кДж/(кг-гдад); с—сОух-|-и (где
сСух — теплоемкость сухой части материала, кДж/(кг-К).
Решение уравнений (154—156) возможно при соответствую-
щих краевых условиях и позволяет получить поля температуры
 и влагосодержаиия в любой момент времени для тел определен-
ной геометрической формы. Эти уравнения в общем виде выра-
жают физические законы процесса сушки.
Однако практически решить эти уравнения невозможно, так
как коэффициенты температуропроводности, диффузии влаги и
термодинамические параметры влагопереноса, градиенты вла-
госодержаиия и термодиффузии являются величинами перемен-
ными и находятся в сложной, часто неопределенной зависимо-
сти от температуры и влагосодержаиия материала Для пище-
вых материалов, кроме этого, прибавляется еще непостоянство
химического состава и строения ткани, связанное с различием
видов и сортов, степени зрелости, климатическими и почвенны-
ми условиями выращивания их, способами сушки и параметра-
ми сушильного агента.
На рис, 113 представлена зависимость между произведением
коэффициента диффузии влаги ат и плотностью абсолютно су-
хого материала от влагосодержаиия картофеля. Пунктиром
обозначен участок кривой в гигроскопической области для а^р,
 учитывающий перенос влаги только в виде жидкости (исследо-
| 24—205	36»
*3 Л' АГТ H3M7XJXX0430 443
Рнс. 113. Изменение коэффициента
диффузии алагн картофеля прн
сушке
вание проводилось прн темпе-
ратуре 20°C). Этот рисунок
указывает на сложный харак-
тер зависимости коэффициен-
та диффузии влаги от влагосо-
держания. Очевидно, эта за-
висимость будет еще более
сложной и неопределенной прн
более высоких температурах,
когда доля переноса влаги в
виде пара будет преобладать
над жидкой фазой ие только
в конце, но и иа всем протяже-
нии процесса сушки. Таким
образом, коэффициент диффу-
зии влаги является сложной
функцией влагосодержания н температуры материала. Кроме
того, при интенсивной сушке коэффициенты диффузии влаги,
термодиффузии и молярного переноса пара оказывают совмест-
ное воздействие иа перемещение влаги внутри материала н не-
отделимы друг от друга.
КРИТЕРИИ ПОДОБИЯ ТЕПЛО- И ВЛАГООБМЕНА
В ПРОЦЕССЕ СУШКИ
Экспериментальные методы исследования процесса сушки
имеют широкое распространение. Они позволяют получить до-
стоверные сведения о влиянии различных факторов на процесс.
Для обобщения экспериментальных данных применяется теория
подобия. Теория подобия является теорией эксперимента, поз-
воляет правильно создать экспериментальную установку, уста-
навливает величины, которые нужно измерить в процессе опыт-
ного исследования, способы обработки экспериментальных дан-
ных, определяет область распространения математических зави-
симостей, найденных экспериментальным путем. Основными
условиями для существования подобия являются однозначность и
численное равенство критериев подобия, составленных из усло-
вий однозначности.
Теория подобия лежит в основе моделирования. Моделиро-
вание позволяет исследовать процесс со значительно меньшей
затратой средств, чем при изучении процесса непосредствен ио
в натуре. На экспериментальных установках процесс сушки
воспроизводится в удобных для регулирования и анализа усло-
виях, близких к реальным и осуществляемых в промышленных
аппаратах.
Для обеспечения подобия явлений экспериментальная уста-
новка должна быть по конфигурации геометрически подобной
промышленному сушильному аппарату. Для этого сходствен-
ные стороны модели и промышленной установки должны быть
370
Л параллельны, а их отношение должно выражаться постоянной
величиной. Модель ие является макетом промышленного аппа-
рата. В экспериментальной установке моделируются только
части установки, влияющие на исследуемый процесс сушки. На-
пример, в модели сушильной установки громоздкие пароаые
калориферы заменяют электрическими подогревателями, с по-
мощью которых можно точно регулировать и контролировать
температуру воздуха, и т. д.
В модели и образце характер движения воздуха должен
быть одинаковым, поэтому необходимым условием прн модели-
ровании является равенство чисел Рейнольдса в сходственных
точках образца и модели. Reo=ReM = idem.
Критерий режима движения Рейнольдса характеризует гид-
родинамическое подобие системы и выражает отношение инер-
ционных сил к силам внутреннего трения: Re=ud»/v, где о —
скорость потока; dt— эквивалентный диаметр частиц, опреде-
ляющий размер; v — кинематическая вязкость воздуха.
Так как через образец и модель проходит воздух, имеющий
одинаковые параметры (vo=vH), tiodo/vo—v^-v^d^d^
Следовательно, скорость воздуха в экспериментальной установ-
ке должна быть увеличена во столько раз, во сколько умень-
шены геометрические размеры модели по сравнению с образ-
цом. Кроме того, при моделировании должно быть обеспечено
подобие температуры, влажности воздуха и т. д.
Раньше отмечалось, что систему дифференциальных урав-
нений тепло- и влагопереиоса в процессе сушки невозможно ре-
шить аналитическими методами. Теория подобия позволяет по-
лучить из дифференциальных уравнений, ие интегрируя их,
критерии подобия. По экспериментальным данным устанавли-
вают обобщенные критериальные зависимости между подобны-
ми явлениями. Критериальные уравнения, определенные для
частного случая, можно распространить на другие явления,
если они будут подобны, т. е. при условиях подобия системы
» (геометрического), физической структуры, начальных состояний
и условий на поверхности взаимодействия с окружающей сре-
дой.
Работами А. В. Лыкова, Ю. А. Михайлова, А. А. Гухмаиа
и др. выведены основные критерии внешнего и внутреннего теп-
ло- и массообмена в процессе сушки.
Основными критериями подобия внутреннего тепло- и мас-
сообмеиа являются следующие.
Критерии Фурье Fo (гомохронности потенциалов пере-
носа):
для температуры For=flT/ds2;
влагосодержания Fom=amv/d»2;
давления Fop=apT/d32.
где а, ат к а?— соответственно коэффициенты температуропроводности.
[ Диффузии влаги под влиянием градиентов влагосодержания VL7 н давления
Vp; т — время; d0 — определяющий размер.
S4*	371
Критерии Фурье изменяются от 0 до бесконечности. Fo=0-=~
-4-0,5 наблюдается при нестационарном развитии полей потен-
циалов; Fo=0,74-5 соответствует установившемуся состоянию
процесса; при Fo=34-30 наступает стационарное, или квази-
стационарное, явление.
Критерии Лыкова Lu взаимосвязи тепло- и массопере-
иоса Lu=am/a и Lup=ap/ct характеризуют отношение диффузии
влагн к диффузии теплоты, т. е. инерцию поля температур или
поля избыточного давления относительно поля влагосодержа-
ния. Критерий Lu для большинства влажных материалов мень-
ше единицы (а для влажных пищевых материалов значительно
меньше единицы). Это означает, что поле температур развива-
ется быстрее поля влагосодержаиий. Обычно значение крите-
рия Lu увеличивается с повышением влагосодержания по ли-
нейному закону.
Критерий Lup значительно больше единицы (100—2000).
Критерий Коссовича Ko=^- характеризует зави-
симость между теплотой, затраченной на испарение влаги, и
теплотой, затраченной на нагрев влажного материала.
Критерии Поснова:
для случая переноса влаги, вызванного термовлагопровод-
иостью,
САГ а^РоАГ а^РрДГ.
- р^Д£/ = ЛщАО ,
для случая переноса влагн, вызванного разностью давлений,
брДр owTAp
ьи -мтьи-
Критерий Рп равен отношению переноса влаги, вызванного
термовлагопроводностью Pnm или разностью давлений Рпр, к
диффузионному переносу влаги под влиянием перепада влаго-
содержаний, т. е. характеризует интенсивность термодиффузи-
оиного переноса влаги по сравнению с переносом влаги влаго-
проводиостью.
Критерий Федорова Fe=eKoPn=e6r/c (где е — коэф-
фициент фазового превращения) является обобщенным крите-
рием н применяется в аналитических решениях.
Критерий Ребиндера
___В_	дТ LU сЬТ _ с_ дТ_
Rb ~ Ко "" dU ЬТ rbU “ г ди 1
дТ ЛИ
где В — безразмерный коэффициент сушки;	с —тептоемкость
материала.
Критерий Rb входит в уравнение баланса теплоты.
372
Критерий Булыгина Bu rcp&p[(сДГ) при высокотем-
пературной сушке представляет собой отношение теплоты, за-
траченной на испарение влаги под влиянием градиента давле-
ния, к теплоте, затраченной на нагрев влажного материала. Ве-
личина иерелаксируемого давления в материале Др обратно
пропорциональна значению критерия Ви.
Критерий Рамзнна Ра=Ко/Ви = слДр/Д£/ характери-
зует отношение интенсивности переноса влагн под влиянием пе-
репада давления к переносу влаги, вызванному разностью вла-
госодержаиий.
Основными критериями внешнего тепло- и массообмена яв-
ляются следующие.
Критерии Нуссельта:
теплообменный Nu=ads/A»B;
массообменный Nu«I = amd>/X/.,
где а и а*н — соответственно коэффициенты теплоотдачи н массообмена;
и А./ — соответственно коэффициенты теплопроводности и влагопровод-
достн (массопроводностн) пара в воздушный слой.
Критерии Nu характеризуют увеличение интенсивности теп-
лообмена за счет конвективных токов по сравнению с чистой
теплопроводностью в покоящейся среде.
Критерии Нуссельта никогда ие бывают определяющими
критериями и в уравнениях служат функцией.
Критерии Био:
теплообменный Bi=ad9fa
массообмеииый Bim=amdjKm-
В отличие от соответствующих критериев Нуссельта крите-
рии Био имеют в знаменателе коэффициенты теплопроводно-
сти X и влагопроводиости влажного материала, а ие возду-
ха, н являются определяющими критериями.
Критерии Био характеризуют интенсивность внешнего пере-
носа теплоты (Bi) и влаги вещества (Bim) по сравнению с ин-
тенсивностью внутреннего переноса. Оба критерия Био взаимо-
связаны. При увеличении значений Bi и Bim интенсифицирует-
ся перенос теплоты и влаги, значительно увеличивается темпе-
ратура материала.
Критерии Пекле:
теплообменный Pe=vdja;
Массообмеииый Pem=ud,/am.
Они являются критериями теплового (Ре) и диффузионного
(Pem) подобий и отражают отношение молекулярного и кон-
вективного переноса теплоты н влаги в потоке.
Критерии Праидтля:
теплообменный Pr=Pe/Re=v/a;
массообмеииый Prm=Pem/Re=v/am.
Критерий Ргт иногда называют критерием Шмидта
Sc«=Prm=v/a«.
Критерии Прандтля представляют собой отношение молеку-
лярного переноса импульса при помощи внутреннего трения к
373
переносу теплоты нлн влаги посредством теплопроводности или
влагопроводности и характеризуют соотношение между полями
скорости и температуры.
Критерии Кирпичева:
теплообменный Ki=^(x)d>/(XA7’);
массообмеииы й Kim=/ (т)ds/ (Х«Д6),
где q(x) и /(т)—соответственно потоки теплоты и массы
Критерии Кирпичева для большинства материалов изменя-
ются от 0 до 2 и характеризуют отношение между интенсивно
стью внешнего и внутреннего переносов теплоты либо влаги.
Критерий Гухмана Gu= (Тс—Г-)/?0 (где Тс и Г4 —
температура воздуха соответственно по сухому и мокрому тер-
мометрам) характеризует влияние массообмеиа на теплообмен.
Критериальные уравнения тепло- и массообмеиа получают
на основании обработки экспериментальных данных с приме
нением теории подобия.
При испарении влаги со свободной поверхности коэффициен-
ты тепло- и массообмеиа в зависимости от характера движения
влажного газа рассчитываются по критериальным уравнениям
А. В. Нестеренко:
при вынужденном движении влажного газа
Nu — 24-Л Pr°.MRe"Gu'" I
Nu«=»2 4- А* (Ргт)0." Re"' Gum' J
Постоянные A, A' п, n't m, m' найдены в зависимости от зна-
чений чисел Re;
при естественной конвекции
Nu — 4,о (АгРг)".1®8 прн АгРг = 3 - 10е 2 -10*	1
Num - 0,665 (PrmAr)°,**« прн ArPrm = 1  10* 3 1С« J’
В этих уравнениях критерий Архимеда определяется по фор-
муле
. gl* Р—р«
А——р-•
где / — длина пути; р и р0 —плотности жидкости (нлн газа) в двух, точках
системы.
Коэффициент теплообмена в процессе сушки определяется
по эмпирической формуле П. Д. Лебедева;
где А я п—востоянвые, зависящие от вида материале; Те, Т“, Тк — соот-
ветственно температура среды, мокрого термометра и генератора излучения;
w и о>к — соответственно текущее и критическое влагосодержанне мате-
риала.
А. В. Лыков при нахождении безразмерных значений темпе-
ратуры (Т/То) и влагосодержаиия (tZ/Uo) для внутреннего теп-
374
ло- и массообмеиа предлагает следующие критериальные зави-
симости;
Fo- Lu- Bi- в,«- '• Ко. Рп)-
Fo. Lu. Bi. BIm. e. Ko, Pnj.
где U н Uo — текущее я начальное влагосодержанне; Т н Го — текущая н
начальная температуры; I — характерный размер частицы материала
РАСЧЕТ ПРОЦЕССА СУШКИ
Работу сушильных установок различной производительности
нельзя сравнивать по изменению массы материала в процессе
сушки. Для этого пользуются графическим изображением изме-
нения влагосодержаиия во времени (w—т)-кривыми сушки.
Кривая сушки и ее анализ. На кривой сушки (рис. 114)
можно различить ряд участков. Участок АВ характеризует
период подогрева материала, когда влагосодержа-
иие изменяется иезиачнтельио. Период подогрева наблюдается
только при низкотемпературных режимах сушки материалов
большого объема.
Следующий период постоянной скорости суш-
ки ВС характеризуется постоянными скоростью уменьшения
влагосодержаиия и температурой материала, равной температу-
ре мокрого термометра сушильного агента. В этот период суш-
ки давление пара над материалом постоянно и равно давлению
насыщенного пара при температуре мокрого термометра, а ин-
тенсивность процесса определяется только параметрами су-
шильного агента и не зависит от влагосодержаиия и физико-
химических свойств материала.
Продолжительность периода постоянной скорости сушки
I увеличивается с повышением температуры, потенциала сушки
сушильного агента, так как при этом уменьшается значение
I критического влагосодержаиия. Так, например, при сушке кар-
тофеля в развитой стадии кипящего слоя при температуре на-
г гретого воздуха 60—100 °C wK=2104-220%, а при 140—180 °C
wK=140%. Для всех видов круп пищеконцентратного производ-
ства после гигротермической обработки при температурах на-
гретого воздуха 60—100°C	=304-40%, а при 130—180 °C —
I 12—20% и т. п.
Период постоянной скорости сушки продолжается до наступ-
ления критического влагосодержаиия wK. На кривой сушкн эта
точка С лежит на месте перехода прямой ВС в кривую CD.
| Критическое влагосодержанне является границей между перио-
дом постоянной и падающей скоростями сушки.
В периоде падающей скорости сушки скорость
' сушки уменьшается по мере уменьшения влагосодержаиия ма-
375
Рис. 115. Кривые сушки:
/ — свеклы. нарезанной кубика*
мн 20X20X20 мм: 7 —моркови,
нарезанной кубиками 12XI2X
Х12 мм: 3 — лука, нарезанного
кружками толщиной 3 мм
териала. Температура материала постепенно увеличивается,
приближаясь к концу периода к температуре сушильного
агента.
Процесс сушки продолжается до достижения материалом
равновесного влагосодержаиия, после чего удаление влаги пре-
кращается.
В периоде падающей скорости сушкн удаляется связанная
влага и постепенное уменьшение скорости сушки объясняется
увеличением энергии связи влаги с материалом.
Расчет продолжительности сушки. Исследование кинетики
сушки проводится на экспериментальных нли промышленных
сушильных установках. В процессе исследования через опреде-
ленные промежутки времени замеряются масса (или влагосо-
держаиие) материала, температуры воздуха по сухому и мокро-
му термометрам на входе в рабочую камеру и выходе из нее,
скорость воздуха, температура материала иа поверхности и
в центральных слоях частиц, сопротивление слоя.
Знание продолжительности процесса сушки необходимо для
тепловых расчетов сушильных установок.
На рис. 115 представлены кривые сушки свекты, нарезанной
кубиками 20X20X20 мм, моркови, нарезанной кубиками 12Х
X12X12 мм, и лука, нарезанного кружками толщиной 3 мм.
Для каждого вида представленных овощей иа кривых сушки
различают два периода: постоянной и падающей скорости. Кри-
тическое влагосодержание соответствует точке на кривой сушки
в месте перехода прямой в кривую. На рис. 115 от этих точек
проведены пунктирные линии, и значения критического влаго-
376
содержания соответственно равны (в %): для свеклы — 385,
моркови — 370, лука — 230
По кривым сушки определяют скорость сушки как первую
производную влагосодержания материала во времени
(dwfdr) — по тангенсу угла наклона касательной, проведенной
через данную точку, соответствуютую определенному влагосо-
держаиию материала. Максимальная скорость сушки N в пе-
риоде постоянной скорости определяется путем продолжения
прямой до пересечения с осью абсцисс. Тангенс угла наклона
этой линии определяется отношением катета, соответствующего
начальному влагосодержакию, к катету, равному отрезку вре-
мени, отсекаемому прямой: 7V=tg а= (dwjdx) тля, %/мин.
Г. К. Филоненко разработал метод определения приведен-
ной скорости сушки для установления количественных законо-
мерностей процесса сушки.
Приведенной скоростью сушки ф называется отношение ско-
рости сушки при данном влагосодержании к максимальной ско-
рости сушки в период постоянной скорости сушки:
Ли [ du} X 1 dw
(,S7>
На удаление влаги в периоде постоянной скорости сушки влияют толь-
ко параметры сушильного агента. В периоде падающей скорости сушкн уда-
ление влаги зависит как от физико-химических свойств материала, энергии
связи влаги с материалом, так и от параметров агента сушкн.
Метод определения приведенной скорости сушкн позволяет исключить
влияние параметров сушильного агента, ограничиться физико-химнческнмн
свойствами н энергией связи влаги с материалом. Поэтому уравнения скоро-
сти и продолжительности сушки, полученные в результате исследований на
опытных стендах, могут быть использованы в инженерных расчетах больших
производственных сушильных установок.
Метод определения приведенной скорости сушки позволяет на основе
анализа данных экспериментального исследования процесса установить связь
между скоростью сушки и влагосодержанием материала, дать сравнительно
простое выражение для расчета продолжительности сушкн.
В периоде постоянной скорости при	ф=1, в конце
периода при достижении равновесного влагосодержания (о» =
= шр) ф=0.
Общее уравнение скорости сушки можно получить, преобра-
зовав уравнение (157):
Лу
—<158>
Знак mhhjc означает, что процесс сушки идет с уменьше-
нием влагосодержания материала.
Г. К. Филоненко получил уравнение приведенной скорости
сушки в результате обобщения многих экспериментальных дан-
ных для разнообразных материалов:
(ш-КпГ
л + Р(И-трГ~-	<159'
где w м — соответственно влагосодержанне н данный момент времени н
377
равновесное; w—wp — масса удаляемой влагн; Л. 0, т — постоянные без-
размерные коэффициенты, определяемые непосредственно из опыта без гра-
фического построения нрнвых скорости сушки я не зависящие от влагосо-
держання материала.
Из уравнения (158) можно определить продолжительность
процесса для обоих периодов сушки:
для периода постоянной скорости сушки при ф=1—dw!dx=N,
dti=—dwfN. Интегрируя в пределах от начального влагосодер-
жаиия до критического wKt получим ti=»(1/iV)(и/j—о?*);
для периода падающей скорости сушки —(1/АГ) (dw/ф).
Подставляя сюда значения ф из уравнения (159), получим
откуда
"к
'-7г[лУ-(Й^Г +₽(“«—’.)]•	<>«)
Общее уравнение продолжительности сушки
I
т -~jy- [(“1 — “Л + Л У (и.Хр)"' +₽(“’«—“'»)]•	(16|>
Подинтегральное выражение определяется значением пока-
зателя степени т:
"к
Например, при т-0,5 J (Ц|_Щр)о,Г = 2 [(п^— wp)».» — (т„— тр)°-Ч;
“к
. е Г dU>
пр" m=1-5J	- 
•к
np«,m=2J (п,_в,р), =	_Шр) 
*
Показатель степени m для данного материала является ве-
личиной постоянной, ие зависящей от формы и размера частиц,
376
влагосодержания материала, от способов и параметров процес-
са сушки. Показатель степени характеризует энергию связи
влаги с материалом. При испарении свободной воды в периоде
постоянной скорости сушки т=0.
Установлены четыре значения показателя степени т для разнообразных
пяшевыл иатериалов: И"0,5 дли субтропической хурмы, клубники н клуб-
ничного пюре, морских водорослей, семян томатов н перца; т—1,0 — для
картофеля, казенна,, мяса криля, творога, моркови, лука, капусты, зеленого
горошка, цикория, яблок, абрикосов, айвы, груш, виноградных семян; /и—
— 1,5 — дли обезжиренного молока, пептонов, сахарозы с желатином, фасо-
ванных во флаконы; т=2—для всех видов круп и гороха после гидротер-
мической обработки.
Уравнения продолжительности сушки прн разных значениях показателя
степени имеют вид
т — 0.5: т =-^г [{и,— Юк) + 24 (Д/о’к— ю,,—
— У»,— юр) + Р(юк—»,)!;	(162)
«1—1: т=4“[<®‘ — Hx)+2.341g	ч-Р^к— »,)];	(163)
«1-1,5: т-4- [(ю,-юк) 4-24(у^=-
- уй^г)+₽<и,‘-“4	(1б4)
«,-2: T-4-[(wt—«J4-4 (а^_'^7(^.Зйь)- + Р(“’»—»»>]•	(|65>
В этих уравнениях	— конечное влагосодержаиие материала, %.
Для решений уравнения (161) нужно определить значение
постоянных коэффициентов Лир. Эти коэффициенты определя-
ются из уравнения (160) в результате преобразования его пу-
тем умножения иа W и деления иа w*—w2:
wt
2
Прн л» 0,5 ЛГ,Ь z, г —-=—~;
У	4-у и>, — Юр
2,3	св» — Шр
|>р„т- 1 ле- w>_—
«рн m-1.6	- Va,K'_—);
«ри m = 2 Af = (в,,_Юр)(а,1_Шр).
Выбрав коэффициент т в соответствии с видом материала
н построив по данным экспериментального исследования
379
— IF как ФУНКЦНЮ &ля разных значений текущего
влагосодержания w2, получаем прямую линию» которая на оси
ординат отсекает отрезок, равный коэффициенту р. Тангенс угла
наклона этой линии дает коэффициент А.
Такой способ определения коэффициентов А и р с усредне-
нием экспериментальных точек для построения кривых скоро-
сти сушкн надежнее н проще по сравнению с графическим диф-
ференцированием. Определение обоих коэффициентов произво-
дится прн одном графическом построении.
Уравнения приведенной скорости (159) и продолжительно-
сти сушки (161) были получены Г. К. Филоненко в результате
исследования сушки сравнительно однородных материалов при
невысоких температурах агента сушки, не превышающих 100°C.
В этих условиях коэффициенты А, р и критическое влагосодер-
жанне материала можно принимать постоянными.
Исследования по сушке картофеля, казеина, мяса криля, ово-
щей, плодов н круп лнщеконцентратного производства и других
пищевых материалов в широком диапазоне изменений темпера-
туры н потенциала нагретого воздуха прн сушке с применением
различных способов сушки показали, что коэффициенты А, р
н значение критического влагосодержания шк для одного и того
же материала и размера частиц изменяются в процессе сушкн
в завнснмостн от температуры н потенциала агента сушки.
Потенциал нагретого воздуха прн сушке Е=ТС—Т*, где Тс,
Тм— температуры воздуха соответственно по сухому и мокрому
термометрам. Потенциал отражает совместное влияние темпера-
туры н влажности воздуха, характеризует сушильную способ-
ность воздуха.
На рнс. 116 показаны зависимости коэффициентов А н р от
величины потенциала, полученные прн сушке в развитой стадия
Рис. 116. Завнснмостн коэффициентов А и ₽ от потенциала нагретого возду-
ха при сушке:
а»лука и моркови: б —картофеля и зеленого горошка; /. 3 —морковь, нарезанная ку-
бнками 10ХЮХЮ мм; 2. -«—лук. нарезанный кружками толщиной 3 мм. 5, 7 — карто-
фель. нарезанный кубиками 8X8X8 мм; 6 —зеленый горошек
380
Таблица 37				
Материал, размеры частиц, мм	с	d	е	Г
Абрикосы, 15X15X15	445	1,35	0.0293	2,4
Абла 15X15X15	520	5.2	0,0282	2 0
Бактажаны. 12X12X12	5000	38,5	0,043	4.73
| Виноградные семена	410	3,25	—	
Грмшн, 15X15X15	490	3,77	0,0227	1.75
3< еный горошек	920	7,85	—	—•
КаС.чкн. 8X8X8	2750	27,8	•—	—
Т же, 12X12X12	2340	15,6	—	—
—>— 15X15X15	2550	17,6	——	
Картофель. 8X8x8	700	4,83	0,0191	2,2
Лук. б»3	43	0,265	0,0012	—0,82
Морковь, 10X10X10	75	0.528	0,00112	-0,842
| ГЬ:тернак, 12X12X12	940	6.6	—	—-
Хурма, 10X10X10	421	4.1	0,306	30,5
То же, 20x20x20	305	2,28	0,127	16,55
Цньорнй, 8x8X8	890	9,9	——	—
То же, 10X10X10	1100	10	——•	—•
—>— 15X15X15	1290	10,8	——	—
Ябллкя, 15X15X15	650	5	0,0575	—2.5
кт ящего слоя лука, моркови, картофеля и зеленого горошка.
Аналогичные линейные завнснмостн наблюдаются для других
материалов.
Таким образом, коэффициенты А н 0 выражаются уравнения-
ми
с—d£cp;
Р в е^ср— f»
где с, d, е, f — постоянные, зависящие от вида материала, формы
и размера частиц (табл. 37); ЕСР— средненнтегральиое значение
потенциала воздуха прн сушке.
Прн сушке в кипящем слое в условиях активного перемеши-
вания материала за величину потенциала сушкн принимаются
среднеарифметические показания разностей температур сухого
и мокрого термометров перед рабочей камерой и после нее.
Для зеленого горошка, виноградных семян, кабачков, пастер-
нака и цикория коэффициент 0 определяется уравнением
।
wK—шр=[Л/(1—0)]" . Учитывая, что для этих материалов пока-
затель степени m —1, 0=1—AI(wK—wP).
Коэффициенты А н 0 являются массообменными характери-
стиками перемещения влаги внутри материала. Величины этих
коэффициентов зависят как от размера и формы частиц, т е.
от длины пути перемещения влаги, так н от температуры и по-
тенциала воздуха прн сушке, характеризующих фазовое состоя-
ние перемещаемой влаги.
Величина коэффициента А с повышением температуры и со-
ответственно потенциала уменьшается. Коэффициент 0 для одио-
38Г
Рис. 117. Зависимость скорости
постоянного периода сушки кар-
тофелн, нарезанного кубиками
8X8X8 мм, от комплекса вели-
чин £vp
/ М
(-^-«=30—120 кг/м1; Г.хс-60—
120 °C)
раметры сушильного агента
сухого материала. Для одной
го и того же материала может
иметь положительное либо отри-
цательное значение в зависимо-
сти от фазового состояния пере-
мещаемой влаги.
Скорость постоянного периода
сушкн N определяется парамет-
рами сушильного агента, удель-
ной нагрузкой материала и зави-
сит от вида материала, формы и
размера частиц. На рнс. 117
представлена зависимость ско-
рости постоянного периода сушки
от произведения потенциала на-
гретого воздуха прн сушке, мас-
совой скорости воздуха и величи-
ны, обратной удельной нагрузке
абсолютно сухого материала.
Скорость постоянного перио-
да сушки в развитой стадии ки-
пящего слоя находится в линей-
ной зависимости от произведения
величин, характеризующих па-
н удельную нагрузку абсолютно
। н того же материала с увеличе-
нием размера частиц скорость постоянного периода сушки
уменьшается прн прочих равных параметрах. Это объясняется
уменьшением удельной поверхности испарения с увеличением
размера частиц. Аналогичные зависимости обнаруживаются и
для других пищевых материалов. Исследование скорости посто-
янного периода сушки в развитой стадии кипящего слоя прово-
дилось в диапазоне изменений температуры нагретого воздуха
от 50 до 180°C, потенциалов воздуха от 20 до 112°C, скорости
воздуха от 1,5 до 8 м/с, удельной нагрузки материала от 20 до
130 кг/м2.
Таблица 38
Материал. размеры
частиц, мм
Матерная, размеры
чвстжц. мм
Абрикосы	4.6	1,27	Лук, 6--3	22,0	0,9
Айва, 15X15X15	8,8	2,0	Морковь, 10X10X10	12,4	0.454
Баклажаны, 12X12X12	40	1.44	Свекла, 10X10X10	0	0.799
Груши, 15X15X15	0	1.42	Хурма. 10X10X10	6,7	0.306
Зеленый горошек	7,3	0,73	То же, 20X20X20	8.2	0.Г4
Кабачки, 8X8X8	100	0,94	Цикорий. 8x8x8	4.6	0.836
Капуста, 6—3	20,0	15.4	То же, 10X10X10	9.6	0.35
Картофель, 8x8x8	5,4	0,54	—>— 15X15X15	0	0,58
То же, 12X12X12	2,0	0,905	—20X20X20	0	0.497
—»— 15X15X15	11,0	0.38			
382
Рнс 118. Зависимость критическо-
го влагосодержаиин от среднеин-
тегрального потенциала воздуха
при сушке:
/ — капусты; 2 —свеклы (15XI5X
XI5 мм); Я —моркови (12X12X12 мм);
4 — зетсного горошка
Рис. 119. Зависимость критического
влагосодержаиия от среднеинтеграль-
ного потенциала воздуха при суш-
ке:
/ — хурмы (10X10X10 мм) н абрикосе»
('/«): 2 —яблок (I5XISX15 мм): 3 —груш
(15X15X15 мм); 4 — картофеля (10x1 ОХ
ХЮ мм)
Скорость постоянного периода сушки рассчитывается па
уравнению N=a-FbEvpF/Mc,
где а н Ь — постоянные, определяемые видом материала, фор-
мой и размером частиц {табл. 38); Е— потенциал сушки; и —
массовая скорость воздуха; р — плотность воздуха; F— площадь
поверхности нагрева; Мс — масса сухого воздуха.
Величина критического влагосодержаиия WK — границы меж-
ду периодами постоянной и падающей скоростяйи сушки — с
повышением температуры и потенциала нагретого воздуха при
сушке понижается, т. е. увеличиваются пределы влажности ма-
териала для периода постоянной скорости сушки.
На рнс. 118 н 119 показаны завнснмости критического вла-
госодержания различных растительных материалов от потен-
циала нагретого воздуха при сушке. Эти зависимости имеют
линейный характер и выражаются уравнением WK=k—IE, где
k и I—коэффициенты, зависящие от вида материала, формы и
размера частиц (табл. 39).
Значение критического влагосодержаиия пищевых материа-
лов при сушке в кипящем слое не зависит от величии массовой
скорости воздуха и удельной нагрузки материала. Следует от-
метить, что величины коэффициента k в уравнении близки к зна-
чению начального влагосодержаиия илн равны ему.
Решение уравнений продолжительности сушки (162—165)
значительно упрощается в результате установленных зависимо-
стей. Для определения продолжительности сушкн пищевых рас-
тительных материалов по уравнениям (162—165) достаточно
аиать параметры сушильного агента.
Полученные завнснмости позволяют относительно просто и
ЗЮ
Таблица 39
Материал, размеры частиц, мы	ь	1	Материя з. размеры частиц, мм	*	
Абрикосы, */4	795	6,25	Морковь, 12X12X12	630	4.1
Груши, 15X15X15	369	0,78	Свекла. 15X15X15	850	6,5
Зеленый горошек	300	1,16	Хурма. 10X10X10	795	6.25
Кабачки	1800	10	То же. 20x20x20	730	ь.о
Казеин	120	1.2	Цикорий, 8X8X8	337	2.55
Картофель. 8x8x8	250	1.1	То же, 10х 10х 10	255	1,33
То же, 10X10X10	292	1,08	—»— 15X15X15	310	1,75
Лук, 6=3	542	2,7	Яблоки, 15X15X15	377	1.23
быстро решить основные уравнения кинетики процесса — про-
должительности сушки, что подтверждает пригодность метода
приведенной скорости сушкн для разнообразных пищевых мате-
риалов в условиях интенсивной сушкн в развитой стадии кипя-
щего слоя.
Кинетика нагрева материала в процессе сушки. По своей
физической природе сушка представляет собой нестационарный
процесс тепломассообмена, на который затрачивается большое
количество теплоты. Вместе с тем сушка является ответствен-
ным технологическим процессом, определяющим качество гото-
вого продукта. Оптимальный режим сушки должен обеспечи-
вать минимальные затраты теплоты, энергии, а также макси-
мальное сохранение хнмнко-технологическнх свойств материала,
поэтому он определяется температурой, максимально допустимой
для данного материала прн данном способе сушки. Так, напри-
мер, сушка картофеля, овощей и плодов в промышленных су-
шильных установках с неподвижным слоем происходит при тем-
пературе воздуха над лентами 80—90 °C, не выше, из-за возмож-
ного пригорания материала вследствие местных перегревов, не-
равномерного распределения теплоты и влаги. Сушка этих же
материалов по взвешенном слое может осуществляться прн тем-
пературах воздуха 110—160°С.
Интенсификация конвективной сушки происходит главным
образом за счет повышения температуры сушильного агента.
С увеличением температуры воздуха повышается экономичность
процесса сушкн. Решающее влияние на качество сушеного про-
дукта оказывают температура н продолжительность нагрева его
в процессе сушкн. Особое значение имеет температура прн с>ш-
ке термолабнльных пищевых материалов.
Температура материала в процессе сушки непрерывно повы-
шается. При сушке в неподвижном слое определить температуру
материала сравнительно просто при помощи термопар. Сложнее
замерить температуру частиц материала, находящихся в непре-
момент внезапного прекращения движения частиц, либо темпе-
туру материала принимают температуру поверхности частиц,
измеренную открытыми незащищенными спаями термопар в
момент внезапного прекращения движения частиц либо темпе-
384
в	и*
Рис. 120. Изменение температуры
картофеля в центре (нижняя кри-
вая) и иа поверхности (верхняя
кривая) частиц различных размеров
(в мм):
а — 10X10X10; б — 10X10X5; в — 8X8X8
прн сушке в кипящем слое при раз-
личных температурах воздуха (/«ж®.
а: ! — 140; 2 — 100: 3 — 80; 4 — 60; 6: J —
130: 2— 100; 3 —80; в- /—140; 2-100;
3 — 60:
ратуру отходящего воздуха (по сухому термометру). Но при
сушке крупных частиц материала во взвешенном слое нужно
знать среднеобъемную температуру, измеренную на поверхности
н в центре частиц.
Для непосредственного непрерывного замера температуры в
центре движущихся частиц в процессе сушкн их в кипящем
слое и температуры поверхности частиц в момент внезапного
секундного прекращения подачи воздуха предназначены хро-
мель-копелевые термопары диаметром 0,18 мм. Температуру
материала измеряют одновременно в центре трех частиц. Тер-
мопары прикрепляют прочными тонкими нитками к частицам.
Большая длина свободного конца нитки (400 мм) не препятст-
вует их непрерывному хаотическому движению в определенном
объеме по высоте, т. е. они движутся, как и остальные частицы,
непрерывно обмениваясь импульсами ударов.
Температура по сухому н мокрому термометрам, температу-
ра н влажность воздуха в рабочем пространстве камеры замеря-
ются двумя термопарами. Еще семь термопар с незащищенными
спаями, закрепляемые в различных местах рабочей камеры,
предназначены для замера температуры поверхности частиц ма-
териала при определении массы рабочей камеры с материалом.
Температура и потенциал нагретого воздуха на входе в рабочую
камеру постоянны.
На рис 120 показаны изменения температуры частиц карто-
феля различного размера в центре и иа поверхности при раз-
личных температурах воздуха. Центральные слон материала
прогреваются медленнее, их температура отстает от температу-
ры на поверхности и температуры сушильного агента при высо-
котемпературной сушке с применением температур 100—110°С
25-205
385
---1________________________________
u-Up
Рис. 121. Изменение логарифма кри-
терия Ребнндера при сушке частиц
картофеля различных размеров при
температурах нагретого воздуха
7ЖХ ° «=60—160 °C
глубокой сушке приближается
по сравнению с низкотемпера-
турной сушкой прн 60—90°C.
Это обусловлено высокой ин-
тенсивностью испарения во
всем объеме частиц, на что за-
трачивается большое количест-
во теплоты.
При сушке нарезанных пло-
дов, овощей, картофеля, казен-
на н крнля в кипящем слое
с температурами сушильного
агента 120—160 °C температу-
ра внутри частиц сохраняется
на уровне 90—102°C в тече-
ние основного времени сушки
(что связано с интенсивным
испарением во всем объеме) и
только в конце процесса при
температуре нагретого возду-
ха на выходе из рабочей камеры.
В процессе сушки этих материалов при умеренных темпера-
турах воздуха (60—90 °C) влага внутри частиц в основном пе-
ремещается в виде жидкости н испарение ее происходит только
в поверхностных слоях частиц, температура же внутри частиц
быстро повышается и при влагосодержанин 50—100% прибли-
жается к температуре сушильного агента на входе в рабочую
камеру.
Среднеобъемную температуру в любой момент сушкн можно
рассчитать по критерию Ребиндера, входящему в уравнения
(141—143) баланса теплоты. Критерий Ребиндера устанавливает
зависимость между количеством теплоты, затраченной на нагрев
материала, и количеством теплоты, израсходованной на испаре-
ние влаги за бесконечно малый промежуток времени:
йТ
dU ’
где с — приведенная удельная теплоемкость влажного материала; г — скры-
тая теплота парообразования; Т—среднеобъемная температура материала;
U—среднеобъемное влагосодержанне; dTldU**Ь —температурный коэффи-
циент сушкн.
Прн определении температурного коэффициента сушки сна-
чала находят среднеобъемную температуру материала во всем
диапазоне изменений среднеобъемного влагосодержаиия, затем
строят графики Т—(U—Up) (здесь U и Up—соответственно те-
кущее влагосодержанне в любой момент сушкн и равновесное
влагосодержанне материала), из которых методом графическо-
го дифференцирования определяют величину температурного
коэффициента сушки.
386
Установлено, что зависимость IgRb—(С7—Up) имеет вид пря-
мых наклонных линий (рнс. 121). Прямая наклонная линия по-
казывает, что величина логарифма критерия Ребиндера с умень-
шением влагосодержаиия в процессе сушки линейно уменьша-
ется и аппроксимируется уравнением Rb=—0,0065ехр[1,74(1/—
-ад]
Прн сушке ряда пищевых материалов во взвешенном слое с
применением температуры нагретого воздуха от 110 до 180 °C
наблюдаются две зависимости lg Rb от (U—Up): 1 — в пределах
влагосодержаиия от начального до 25%; 2 — от №с = 25% до ко-
нечного влагосодержаиия 2—3%. Причем вторая зависимость
выражается единым уравнением для частиц всех размеров:
Rb——3,565ехр(—13.93С7), так как прн высокотемпературной
сушке равновесное влагосодержанне пищевых материалов равно
нулю.
Для всех пищевых материалов зависимость критерия Ребин-
дера от количества удаляемой влаги выражается уравнением
Rb = fl ехр [Ь (С/— t/p)]f
где а и Ь — коэффициенты, определяемые видом материала и не зависящие
ют формы и размера частиц, параметров сушильного агента.
Связь между тепло- и влагообменом в процессе сушки опре-
деляется уравнением
Л-Й(,^^](Ч-КЬ). (166)
1 dw	Г
^(T) = 1i’(l + Rb)=-^'	+ Rb) =|j
где *7(т)—отношение потоков теплоты в периодах падающей и постоянной
скорости сушки; if — приведенная скорость сушки.
Уравнение (154) позволяет свести расчет теплообмена к рас-
чету влагообмена, и наоборот.
Сушка при переменных параметрах воздуха. В производст-
венных условиях нельзя осуществить процесс сушки при посто-
янных параметрах воздуха. Уменьшение потенциала сушки свя-
зано с увеличением влагосодержаиия н понижением температу-
ры сушильного агента. Поэтому в расчетные уравнения произ-
водственных сушильных процессов вводится среднее значение
потенциала сушки, получаемое нз уравнения
Р — те ты_____£___d”~d
1000
или
ух- ™	' d*~d 2500 4-1,8757"“ — 7“
' “ с„в ' 1000 “ Сс.в-ЮОО-Ь 1.875J	а>-
2500 4-0,8757“
сс в-1000 + 1,875d (dH— <0 - е <0»
25'
387
где Свл.в—удельная теплоемкость влажного воздуха; dH и d— влагосодер-
жанне воздуха соответственно насыщенное н текущее.
с  ТТЛ  _ /я п.	е (^н— ^1) —g 0н~ dt)
Ес,- 7*	Т“)ср-е(<1.— <0ср=2,3ig[e(da_d1)/t(d,-d1)J =
= 2.3lg[(db-dI)/(d,-dI)l-
(167)
Повышение влагосодержания агента сушки происходит за
счет испарения влагн нз материала, т. е.
r d2 —d.	Мс
- 100 Нооо^ ‘'•-"х = ‘О-Г- ("I
где о»» — текущее влагосодержаиие материала в процессе сушки.
Примем 10Mc/L = g, тогда d2—di=g	—w2).
При прямоточном движении воздуха н материала влагосодер
жание воздуха увеличивается по ходу движения материала от
di до d2 и d2=di+g(wi—w2). С учетом уравнения (152) dw—d=
= dH~dl—g(wl—w3); (dH—d)cp =
id —d} =___________g(a>2— g>,)	______
1 " 'cp 2,31й((4и— dj)/(dB— d,-^-®,)]} 
При противоточном движении воздуха н материала измене-
ние влагосодержания воздуха происходит от d2 до dt и
di = d2—g(wt~ьу2); du—d=dH—d2+g((dH—dcp) =
/л л =_____________gfc»!—wt)_________
* H c₽
В конце процесса сушки прн t^2 = tt’P и ф=0 температура ма-
териала приближается к температуре сушильного агента.
Если вначале сушка идет более интенсивно при прямотоке,
то в конце процесс более интенсифицирован при противотоке,
что объясняется характером изменения потенциала сушки: к
концу процесса прн прямотоке потенциал сушкн уменьшается,
а при противотоке увеличивается. Температура материала в
конце процесса сушки при противотоке приближается к темпе-
ратуре поступающего воздуха 7Ь а прн прямотоке—к температу-
ре уходящего воздуха Г2. Следовательно, конечная температура
материала значительно выше при противотоке и может оказать-
ся больше допустимой. Поэтому при сушке термолабильных пи-
щевых материалов лучше применять прямоточное движение воз-
духа и материала. Например, прн распылительной сушке пище-
вых материалов прн прямоточном движении применяют воздух,
нагретый до 180 н даже 200°C, а при противоточном движении
температура не должна превышать 140°C. Более экономичен
процесс прн прямоточном движении воздуха н материала.
388
В ленточных конвейерных сушильных установках воздух дви-
жется перпендикулярно материалу, пронизывая его. Прн про-
хождении воздуха через слой материала потенциал сушки Ео
перед слоем уменьшается до среднего по слою значения Е про-
порционально увеличению влагосодержания Ad за счет испаре-
ния влагн нз материала:
£с-£=СА«=С-^-Лф=С-^-ЕЧ1=г£Ч.:	г=-£.
отсюда
£ = -Т^-.	068)
где h — высота слон; и — массовая скорость воздуха; р — плотность мате-
риала; С — коэффициент.
Средний по слою потенциал сушки Е увеличивается в про-
цессе сушки по мере уменьшения испарения влаги нз материала
и прн w2=wp н ф=0 Е—Ео. Поэтому в уравнение продолжи-
тельности сушкн нужно ввести средний потенциал сушки за
данный промежуток времени Еср:
£Ч>= 2.зГВ(£,/£^ =_5L(l+'tl + 1+rt.)-	(l69)
р £»	р	Е°
где Е,— l+nti. £а— i+np, •
В. Д. Корчагин экспериментально определил зиаченне_коэф-
фнциента г в уравнениях (168) н (169); г=0,08Л/(/minfvp), где
/mm — минимальный размер частиц материала.
С увеличением удельной нагрузки материала возрастает сте-
пень использования воздуха н может наступить такой момент,
когда потенциал сушки на выходе из слоя станет равным нулю
н сушка прекратится. Предельная высота слоя, при которой
средний потенциал сушки становится равным нулю, Лпр^
/тшУцр/0,08ф.
Производительность сушильного аппарата прямо пропорциональна высо-
те слоя н обратно пропорциональна продолжительности процесса, возраста-
ющей с увеличением удельной нагрузки (высоты слоя) пропорционально ко-
эффициенту г. Следовательно, с увеличением высоты слон производитель-
ность аппарата будет возрастать до определенного предела удельной нагруз-
ки материала, и дальнейшее увеличение высоты приведет к уменьшению про-
изводительности. Кроме того, увеличение толщины слоя неизбежно связано
с ростом расхода электроэнергия на вентилятор, подающий воздух. Поэтому
Для каждого материала в зависимости от вида сушилки нужно устанавли-
вать оптимальную высоту слоя. Так, например, в сушилках с неподвижным
слоем оптимальная удельная нагрузка овощей составляет 6,5—18,5 кг/ма, а
при сушке в кипящем слое —80—120 кг/м1.
Температура материала при сушке определяется уравнением
Тср = т- + £ср (I _ ф)/( 1 _|_ гф).
389
ZJ W is far 1й 00
Рис. 122. Изменение объема частиц
картофеля размером 8X8X30 мм
(/) к 8X8x8 мм (2) в процессе
сушкн в кипящем слое с температу-
рой воздуха 90 °C
При сушке материалов в
кипящем слое за величину по-
тенциала сушкн принимается
*/я суммы потенциалов сушки
перед входом в слой материа-
ла и на выходе из него.
Усадка материала при суш-
ке. В процессе сушкн боль-
шинство материалов уменьша-
ется в размерах, изменяет фор-
му, т. е. дает усадку. Овоши,
плоды и крупы относятся к
числу коллоидных капилляр-
но-пористых материалов и при
сушке дают значительную
усадку, уменьшаясь в объеме
в 3—4 раза. Усадка происхо-
дит равномерно в обоих перио-
дах сушкн.
Объемная усадка пищевых растительных материалов имеет
линейную зависимость от влагосодержания материала:
V-Ve(l + ₽V-jSo-).
(170)
где V —объем частицы в любой момент сушки, см’; Vc—объем частицы
абсолютно сухого материала, смв; — коэффициент объемной усадки.
На рнс, 122 показано изменение объема частиц картофеля
различной формы в процессе сушкн.
Ниже приведены значения коэффициента ру для некоторых
пищевых материалов:
Картофель с размерами
частиц, мм:
8x8x8 .	0.625
8X8X30 . . . .1,0
Кукуруза в зерне	.	0,25
Крупо-бобовые (варе-
ные):
гречневая .	.	0,919
пшеничная	.	0,948
перловая .	. 0,45
пшено .	.0,17
горох плющеный 0,15
Семена:
томатов .... 0,88
перца сладкого . . 0,70
Прн равномерной сушке н небольших перепадах влагосодер-
жания в материале усадка частиц происходит с сохранением
формы. Неравномерная сушка приводит к короблению и иска-
жению формы частиц. Разрывы и трещниы образуются прн боль-
ших перепадах влагосодержания в материале.
Прн сушке пищевых растительных материалов в развитой
стадии кипящего слоя с температурой нагретого воздуха выше
105°C частицы разнообразных форм н размеров сохраняют свои
первоначальные форму и объем, чему способствует равномер-
390
ное омывание частиц потоком нагретого воздуха со всех сто-
рон. Применение воздуха, нагретого выше 10542, приводит к
перемещению влаги внутри частиц только в виде пара, внутрен-
нее давление которого уравновешивает силы, вызывающие усад-
ку материала.
Сушка в кипящем слое воздухом, нагретым ниже 100 °C, при-
водит к равномерной усадке, что связано с перемещением влаги
внутри частиц как в виде жидкости, так и в виде пара, внутрен-
нее давление которого меньше снл усадки.
При расчетах продолжительности сушки пищевых раститель-
ных материалов влиянием усадкн можно пренебречь. При суш-
ке в неподвижном слое в испарении участвуют только частицы,
поверхность которых смочена. Усадка, сокращая поверхность
частиц, одиоврсмеино способствует увеличению пористости слоя,
т. е. повышению поверхности смачивания. Эта взаимная ком-
пенсация явлений, происходящих при усадке, исключает ее
влияние на процесс сушкн, что подтверждено экспериментально
на кафедре сушки ОТИПП имени М. В. Ломоносова.
ГЛАВА 14
СПОСОБЫ СУШКИ
Существует большое разнообразие способов сушкн пищевых
материалов, что обусловлено особенностями материалов, под-
вергаемых сушке, видами связи влаги с материалом, экономиче-
скими соображениями.
Оптимальный режим сушкн создается прн минимальной за-
трате теплоты н энергии и максимальном сохранении хнмнко-
технологических показателей сырья.
Процессу с^шки по возможности должно предшествовать ме-
ханическое удаление свободной влаги. Связанную влагу нз ма-
териала удаляют только прн подводе теплоты. При тепловой
сушке влага переводится в парообразное состояние, и образовав-
шийся пар удаляется нз материала в окружающую среду.
КОНВЕКТИВНЫЙ СПОСОБ
Этот способ сушки является самым распространенным, на
нем основана работа подавляющего большинства сушильных
установок. В качестве сушильного агента применяются нагретый
воздух, топочные газы или перегретый пар. Сушильный агент
передает материалу теплоту, под действием которой из материа-
ла удаляется влага в виде пара, поступающая в окружающую
среду. Таким образом, сушильный агент прн конвективной суш-
ке является теплоносителем и влагопоглотителем.
Конвективный способ сушки отличается простотой и возмож-
ностью регулирования температуры материала. Недостатком его
является противоположное направление градиентов влагосодер-
жания Vt/ н температуры VT. Градиент температуры тормозит
перемещение влаги изнутри материала наружу. Кроме того, при
конвективном способе коэффициент теплоотдачи от сушильного
агента к поверхности материала имеет незначительную величи-
ну— 11,6—23,2 Вт/(м2-К). Несколько большее значение коэффи-
циента теплоотдачи имеет перегретый пар.
В сушильных установках пищевой промышленности в каче-
стве сушильного агента в основном применяется нагретый воз-
дух; смесь топочных газов с воздухом применяется только в
туннельных сушилках для сушки плодов, а перегретый пар пока
что применяется только прн экспериментальных исследованиях.
Конвективная сушка с применением топочных газов не отлича-
ется от таковой с применением воздуха.
Сушка перегретым паром является эффективной н перспек-
тивна для применения в пищевой промышленности. Преимуще-
ствами перегретого водяного пара по сравнению с другими теп-
392
лоноснтелямн являются повышение тепловой экономичности и
интенсификация процесса, отсутствие контакта с кислородом,
исключающее окислительные явления при сушке. Лабораторные
исследования по сушке пищевых продуктов паром показали, что
овощи и плоды дают меньшую усадку, лучше сохраняют вита-
мины и водорастворимые вещества, имеют лучшую набухае-
мость и развариваемость, чем при сушке нагретым воздухом.
Недостатками способа сушки перегретым паром являются
сложность оборудования, необходимость повышенной герметиза-
ции системы н др.
Интенсификация конвективной сушки происходит за счет
увеличения теплообмена материала н сушильного агента путем
повышения скорости и температуры сушильного агента либо
уменьшения размера частиц. А. В. Лыков указывает, что при
движении сушильного агента перпендикулярно материалу теп-
лообмен увеличивается примерно вдвое по сравнению с парал-
лельным движением. Поэтому для сушкн материалов в непод-
вижном слое применение ленточных конвейерных сушилок бо-
лее эффективно, чем туннельных.
Туннельные сушильные установки используются для сушкн
плодов, особенно слив. Они просты по устройству, надежны в
работе. Применение смеси топочных газов с воздухом в этих
аппаратах, хотя и экономично по затратам теплоты, не исклю-
чает возможности появления канцерогенных веществ, поэтому
требуется строгий контроль, н для многих пищевых материалов
эти установки не рекомендуются.
Основной недостаток туннельных сушильных установок —
параллельное движение воздуха и материала, что значительно
уменьшает контакт н теплообмен между сушильным агентом н
материалом. Кроме того, обслуживание туннельных сушилок
требует больших затрат ручного труда на загрузку и выгрузку
материала на сита н тележкн.
Шахтные сушильные установки типов ВИС-2 н ВИС-42 с
опрокидывающимися полками обеспечивают непрерывность про-
цесса сушкн. Однако сушка пищевых материалов в этих аппа-
ратах происходит в 2—3 раза медленнее, чем в ленточных кон-
вейерных сушильных установках.
Ленточные конвейерные сушильные установки обеспечивают
непрерывность процесса сушкн и снижают затраты ручного тру-
да на нх обслуживание. Однако, несмотря на ряд достоинств,
они имеют существенные недостатки: ограниченная скорость и
неравномерное распределение воздуха приводят к неравномер-
ному распредечеиию теплоты н влаги, к возможным местным
перегревам материала. Поэтому температура нагретого воздуха
пр» сушке картофеля, овощей н плодов на этих установках не
должна превышать 80 °C из-за возможного подгорания продук-
та. Это, в свою очередь, заставляет работать на малых удель-
ных нагрузках материала—от 5 до 16 кг/м2, что снижает про-
изводительность сушильной установки. Все это приводит к уве-
393
личению продолжительности сушкн: картофеля, моркови, свек-
лы, цикория, нарезанных кубиками 8X8X8 мм, а также лука,
капусты, зеленого горошка до остаточной влажности 12—14% —
3,5—4.5 ч, а до влажности 6—8%—5—6 ч. Продолжительность
сушкн круп пищеконцентратного производства до остаточной
влажности 8—9% составляет 1 ч, абрикосов в виде половинок
до остаточной влажности 18—21%—6—7 ч и яблок, нарезанных
мелкими столбиками 5X5X30 мм, до остаточной влажности
20%—3—3,5 ч.
Улучшение качества сушеных пищевых растительных мате-
риалов всегда связано с сокращением продолжительности суш-
ки, т. е. продолжительности теплового воздействия, а также рав-
номерностью нагрева материала в процессе сушкн и с возможно
большим снижением влажности материала.
СУШКА ВО ВЗВЕШЕННОМ СЛОЕ
В сушильных установках, работающих по принципу движе-
ния нагретого воздуха сквозь слой материала, теплообмен уве-
личивается приблизительно вдвое по сравнению с установками,
в которых движение сушильного агента происходит параллельно
материалу. Дальнейшая интенсификация процесса сушки осу-
ществляется за счет перехода материала, сквозь который проду-
вается нагретый воздух, нз неподвижного состояния во взвешен-
ное.
Взвешенный слой подразделяется на кипящий, осуществляе-
мый в каналах постоянного сечения, и фонтанирующий — в кана-
лах переменного сечения с постепенным расширением по ходу
движения сушильного агента.
Кипящий слой характеризуется непрерывным, беспорядоч-
ным движением н перемешиванием частиц в определенном
объеме по высоте. Переход слоя частиц материала из неподвиж-
ного состояния в кипящее происходит при достижении критиче-
ской скорости воздуха, проходящего сквозь слой материала. Прн
этом перепад давления слоя приближается к равенству с мас-
сой слоя, приходящегося на единицу поверхности сетки. В кипя-
щем слое масса частиц слоя материала уравновешивается силой
трения обтекающего потока воздуха.
При прохождении воздуха сквозь слой частиц материала про-
исходит падение напора нз-за сопротивления трения о поверх-
ность многочисленных каналов, образованных частицами, и ме-
стных сопротивлений от беспрерывных сужений и расширений в
этих каналах. Вначале прн малых скоростях слой частиц мате-
риала остается неподвижным, и увеличение скорости воздуха
приводит к увеличению гидравлического сопротивления слоя по
степенному закону. При дальнейшем увеличении скорости воз-
духа происходит разрыхление слоя, увеличение его объема, и
прн достижении критической скорости воздуха частицы материа-
ла переходят в кипящее состояние.
394
Высота кипящего слоя движущихся частиц — величина впол-
не определенная для каждой скорости воздуха, что объясняется
определенной установившейся порозностью слоя н действитель-
ной скоростью воздуха в каналах между частицами материала.
Порозностью слоя называется отношение объема пустых про-
межутков между частицами к общему объему слоя:
m=(V-V0)/V.
где V — насыпной объем слоя; Vo — суммарный объем частиц.
Действительная скорость воздуха в каналах слоя определя-
ется отношением скорости воздуха в свободном сечении канала
к порозиостн слоя.
Для неподвижного слоя круп, изрезанных плодов и овощей
порозность слоя находится в интервалах от 0.28 до 0,52, а для
кипящего слоя материалов интервал порозиостн колеблется от
0,55 до 0,83. Следовательно, действительная скорость воздуха в
каналах между частицами материала, обеспечивающая кипящее
состояние слоя, выше критической скорости воздуха, определен-
ной прибором в свободном сеченнн камеры. Увеличение скоро-
сти воздуха приводит к возрастанию высоты кипящего слоя и к
увеличению порозиостн слоя.
Нижним пределом кипящего слоя является неподвижный
слой материала, верхним пределом (явление пневмотранспор-
та) — скорость витания, прн которой происходит совместное вос-
ходящее движение материала и воздуха. Критическая скорость
воздуха должна быть меньше скорости витания, выше которой
материал уносится с воздухом. При скорости витания иВнт
подъемная сила потока воздуха, действующая на отдельную
частицу, прн порозиостн /п = 1 становится равной ее массе.
В начальной фазе кипящего слоя полного перемешивания
всех частиц в процессе сушки не происходит. Интенсивное пере-
мешивание частиц обеспечивается в развитой стадии кипящего
слоя прн вихревом кипении, когда высота слоя превышает на-
чальную высоту слоя неподвижного материала.
Исследование влияния формы частиц на гидродинамику ки-
пящего слоя проведено на частицах одного эквивалентного дна-
метра различных форм: шарики, кубнки, параллелепипеды, ци-
линдры.
Эквивалентный диаметр частиц, т. е. приведенный к шару,
равновеликому по объему и массе частицам любой другой фор-
мы, определяется по уравнению
г ллрм	г
где М, V, п — соответственно масса, объем и число частиц; ри — плотность
материала, кг/м®.
Сопротивление кипящего слоя ие зависит от скорости воз-
душного потока. Критическая скорость воздуха, соответствую-
395
Рнс. 123. Зависимость сопротивлении слоя материала от скорости воздуха
для:
а —зеленого горошка прн ( %): / — 14.16; 2 — 376; б —моржом с размером частиц
10X10X10 мм при (в %): /—14.6; 2 — 229; 3 — 709
Рис. 124. Зависимость критической
скорости воздуха, соответствующей
возникновению кипящего слоя, от
влагосодержания частиц картофеля
размером (в мм):
7 —16X15X15; 2 — 12X12X12; Л-ЮХЮХЮ
Рис. 125. Зависимость скорос-
ти витания частиц разных ма-
териалов и размера от комп-
лекса величии
щая переходу слоя нз неподвижного состояния в кипящее, и
критическая скорость воздуха, соответствующая возникновению
развитой стадии кипящего слоя, не зависят от величины удель-
ной нагрузки материала.
Влажные частицы крупнозернистого материала переходят в
кипящий слой при большей критической скорости воздуха и
меньшем сопротивлении слоя, чем сухне частицы (рис. 123, 124).
Это объясняется ббльшимн силами сцепления влажных частиц,
396
что приводит к образованию агрегатов и многочисленных кана-
лов между ними. Через образовавшиеся каналы проходит ос-
новная масса воздуха, что задерживает и затрудняет переход
слоя в кипящее состояние, требует дополнительных затрат воз-
духа н энергии иа работу вентилятора.
Установлены величины переходного влагосодержания безуса-
дочных частиц картофеля и корнеплодов (К7Иер = 75-=-1ОО%), зе-
леного горошка и всех видов круп (U7nep=10-j-15%). По дости-
жении величины переходного влагосодержания прекращается
слипание частиц.
Границы кипящего слоя сухнх частиц крупнозернистого ма-
териала можно определить в виде эмпирической н критериаль-
ной зависимости:
Чм^ЬО + О.бКф^»; ReK1=4,75Fe—324;
©и = 2,1 -j- 0,8Кфйэ,
где н и«а — критические скорости воздуха, соответствующие переходу не-
подвижного слоя в кипящий н возникновению развитой стадии кипящего
слоя; Хф—динамический коэффициент формы, равный отношению скорости
ввтання частицы данной формы к скорости витания равновеликого по объ-
ему шара; ^ — эквивалентный диаметр частиц; Re—критерий Рейнольдса,
Re*—Fe — критерий Федорова, Fe—tf. 1/ Рм Р” здесь v — кнне-
F 3 V» Рм
магическая вязкость воздуха, м’/с; g— ускорение силы тяжести, м*/с; ри —
плотность материала, кг/м’; р. — плотность воздуха, кг/м1.
Уравнение скорости внтання частиц пищевых материалов
различных форм и размеров при различных влагосодержаннях
(от влажного до сухого состояния) едино н имеет вид
Ciht= l»2-|-5,4K)&"lZdspM/pB.
Эта зависимость показана на рнс. 125.
В критериальной форме определена скорость воздуха, соот-
ветствующая развитой стадии кипящего слоя, н скорости вита-
ния всех исследованных материалов разнообразных форм и
размеров прн всех влагосодержаннях (рис. 126):
ReKJ = 0,495АА*“;
ReeT= 1.585АЛ».
Здесь в критерии Рейнольдса за величину скорости воздуха
соответственно принимаются V*? и имт; критерий Архимеда
Аг = -^-
V1 ’ рв
Максимальное гидравлическое сопротивление в фонтанирую-
щих аппаратах наблюдается прн потере слоем устойчивости,
когда слой начинает расширяться, ио частицы еще неподвижны.
Максимальное гидравлическое сопротивление слоя не зависит
от влагосодержания материала и определяется величиной удель-
ной нагрузки материала на площадь входного поперечного сече-
ния, размерами, формой и плотностью материала.
397
fe„ IO'3
Рис. 126. Зависимость между критериями Рейнольдса и Архимеда (а) и ях
логарифмами (б) при скоростях воздуха, соответствующих витанию частиц
я развитой стадии кипящего слоя:
в; / —Ке^-ЛАг); 3 - R^-KAr); б: J - Iff Re„t-f (Jg Аг); 2 - Iff Re,-f (1g Аг>
Ряс. 127. Зависимость гидравличес-
кого сопротивлении слоя моркови
от скорости воздуха при различных
удельных нагрузках (в кг/ы2):
1 — 100; 2 — 200; 3 — 300
Рис. 128. Зависимость гидравличес-
кого сопротивления слоя от скорости
воздуха при нагрузке 240 кг/м1 для
различных материалов:
I — картофель с размером частиц 10Х10Х
ХЮ мм (г»с-3вб%); 3 — лук (wc-46i%);
3— гречневая крупа (»,.= 108%)
Прн дальнейшем увеличении скорости воздуха возникает
движение частиц» характерное для начальной фазы фонтаниро-
вания, с соответствующей скоростью воздуха ин.ф. Величина
гидравлического сопротивления с началом фазы фонтанирова-
ния начинает уменьшаться. Это продолжается в большом диапа-
зоне изменения скорости воздуха н прекращается при значении
скорости воздуха, соответствующей устойчивому фонтанирова-
нию оу.ф. Гидравлическое сопротивление слоя в состоянии ус-
398
тойчнвого фонтанирования значительно меньше максимального
сопротивления и сопротивления кипящего слоя: оно составляет
12—30% величины удельной нагрузки материала по отношению
к площади поперечного сечения слоя, ие зависит от вида мате-
риала, формы и размера частиц, является величиной постоянной
для данной конструкции камеры, определяемой углом раствора
конуса (рнс. 127, 128).
Критериальные уравнения, соответствующие состояниям на-
чала фонтанирования и устойчивого фонтанирования пищевых
материалов разнообразных форм и размеров частиц, можно оп-
ределить по уравнениям
ф = 2,2Аг°.4;
Кеу.ф = 3124Аг<>.‘.
Этн уравнения действительны для всех видов материалов,
всех значений влагосодержаний, удельных нагрузок, форм и
размеров частиц. Уравнения применимы для сушильных камер
с углом конусности 45°.
Для выработки сушеных картофеля, овощей, плодов и круп
с низкой остаточной влажностью, высокой питательной цен-
ностью при минимальных затратах теплоты необходимо обес-
печить развитую поверхность испарения, равномерный нагрев
материала до максимально допустимой температуры, сокраще-
ние продолжительности сушки. Всем этим условиям отвечает
сушка в развитой стадии кипящего слоя, устраняющая недос-
татки процесса в плотном неподвижном слое.
Изучение влияния формы и размера частиц на процесс суш-
ки показало, что продолжительность сушкн частиц в форме ку-
биков по сравнению с параллелепипедами одинакового с куби-
ками сечения, отличающимися только различной длиной, сокра-
щается в 1,5—2 раза. Это происходит в результате увеличения
площади поверхности на 19—36% и иного характера движения
кубиков в процессе сушкн в кипящем слое: если параллелепипе-
ды стремятся занять горизонтальное положение по отношению
к потоку воздуха и совершают спокойные колебания, то кубики
непрерывно вращаются вокруг своих осей. Благодаря этому про-
исходит срыв пограничного слоя испаряющейся влаги, и процесс
сушкн кубиков протекает более интенсивно, чем параллелепипе-
дов. Поэтому прн сушке пищевых материалов в развитой стадии
кипящего слоя лучшей формой резки являются кубнки.
Экспериментально найдено, что продолжительность сушки
частиц растительных материалов в форме кубиков различных
размеров приблизительно равна отношению нх эквивалентных
диаметров в степени 1,5.
Изучение влияния скорости воздуха иа процесс сушкн пока-
зало, что сушка в кипящем слое значительно ускоряется по
сравнению с процессом в неподвижном слое благодаря макси-
мальной поверхности испарения, так как каждая частица в
кипящем слое омывается потоком нагретого воздуха со всех
399
сторон и, кроме того, в результате непрерывного вращения в
перемешивания частиц происходит срыв пограничного слоя ис-
паряющейся влаги.
Скорость воздуха оказывает влияние на продолжительность
сушки материала в кипящем слое только в периоде постоянной
скорости сушкн. В периоде падающей скорости сушки умень-
шение влажности материала практически не зависит от скоро-
сти воздуха, так как она не ускоряет перемещение влаги внут-
ри материала. Поэтому сушку пищевых материалов следует
проводить прн минимальной скорости воздуха, обеспечивающей
устойчивое движение и перемешивание частиц, т. е. развитую
стадию кипящего либо фонтанирующего слоя.
Изучение влияния удельной нагрузки материала иа сушку
растительных пищевых материалов в кипящем слое показало,
что только в периоде постоянной скорости сушкн наблюдается
снижение скорости сушкн при увеличении удельной нагрузки
от 20 до 120 кг/м2, что объясняется уменьшением среднеинте-
гральных значений потенциала нагретого воздуха прн сушке.
Удаление остаточной влаги, наиболее прочно связанной с мате-
риалом, в периоде падающей скорости сушки не зависит от ве-
личины удельной нагрузки материала. Общая продолжитель-
ность сушки этих материалов в развитой стадии кипящего слоя
практически не изменяется при величинах удельной нагрузки до
определенных пределов, так как возрастание удельной нагрузки
при прочих равных параметрах нагретого воздуха приводит к
увеличению периода постоянной скорости сушкн. Так, например,
глубокая сушка цикория, нарезанного кубиками размером
ЮХЮХЮ мм, при снижении влагосодержаиия от 300 до 3%
при удельной нагрузке материала 30 кг/м2 и 120 кг/м2 продол-
жается соответственно 40 и 48 мнн, т. е. возрастание первона-
чальной удельной нагруаки материала в 4 раза приводит к уве-
личению продолжительности сушки только в 1,2 раза.
Определены оптимальные удельные нагрузки пищевых ма-
териалов при сушке в развитой стадии кипящего слоя (в кг/м2):
картофеля, моркови, столовой свеклы, зеленого горошка, цико-
рия, капусты, лука и всех круп—100—120; всех плодов — 60—
80. Оптимальные удельные нагрузки материала при сушке в не-
подвижном слое в ленточных конвейерных и туннельных сушиль-
ных установках составляют 5—16,5 кг/м2, т. е. в 4—12 раз
меньше по сравнению с сушкой в кипящем слое. Производитель-
ность сушильных установок с кипящим слоем также выше, чем
установок с неподвижным слоем.
Решающее влияние на ускорение процесса сушки пищевых
растительных материалов оказывают температура и потенциал
нагретого воздуха. В отличие от сушки в неподвижном слое,
ограниченной верхним пределом температуры нагретого воздуха
60—80°C, при сушке термолабильиых материалов в кипящем
слое можно повысить температуру до ПО—180°C в зависимости
от вида материала. Этому способствует активное перемешивание
400
Рис. 129. Изменение тем-
пературы в центре
(нижняя кривая) и иа
поверхности (верхняя
кривая) в процессе суш-
ки в кипящем слое при
температуре нагретого
воздуха 120 “С частиц
картофеля размером (в
мм):
/ — 8X8X8; 2 — 10X10X10
Рнс. 130. Кривые суш-
кн и среднеобъемны^
температурные значения
7вр частиц моркови раз-
мером 12X12X12 мм
при различных темпера-
турах сушильного аген-
та (в °C):
/ — 90; 2—100. 3- ИО; 4 —
160
и движение частиц, выравнивающее температуру нагретого воз-
духа н частиц (рис. 129). Прн сушке в развитой стадии кипяще-
го слоя исключаются местные перегревы, так как каждая части-
ца равномерно омывается потоком нагретого воздуха со всех
сторон.
Применение повышенных температур нагретого воздуха зна-
чительно сокращает продолжительность сушки. Особенно важ-
ное значение имеет применение высоких температур сушильного
агента при глубокой сушке растительных пищевых материалов,
26—205	401
так как с понижением влажности сохранность сушеных продук-
тов значительно увеличивается. При низкотемпературной сушке
в неподвижном слое практически невозможна глубокая сушка
материалов с сохранением высокого качества продукта, так как
на удаление остаточной влаги, наиболее прочно связанной с
материалом, нужно затратить несколько часов, причем предезы
низкотемпературной сушки ограничены равновесным влагосо-
держанием (около 6%). При удалении связанной влаги высо-
кие скорости и низкая влагоемкость воздуха практически не ус-
коряют процесса.
Порча продукта является следствием как температуры, так
и продолжительности теплового воздействия. Результаты наших
опытов показывают, что суммарная температура материала в
течение всего процесса при высоких температурах нагретого воз-
духа значительно меньше, чем прн умеренных температурах
агента сушки. Например, для свеклы, нарезанной кубиками
15X15X15 мм, при сушке до остаточного влагосодержаиия 12%
с температурой сушильного агента 140 °C суммарная темпера-
тура будет 3200°С/мин, а с температурой 80 °C—5800°С/мин,
т. е. в 1,81 раза больше. Та же зависимость для моркови пока-
зана на рис. 130.
Кроме усиления температурного воздействия, вызывающего
тепловую порчу продукта, в процессе длительной низкотемпера-
турной сушки создаются благоприятные условия для роста бак-
терий, плесеней, повышается активность окислительных фермен-
тов поврежденных растительных тканей, что также приводит к
ухудшению питательной ценности продукта. Наоборот, значи-
тельное сокращение продолжительности сушки, т. е. сокращение
теплового воздействия, а также разрушение ферментной систе-
мы, создание губительных условий для развития микрофлоры
способствуют лучшему сохранению питательной ценности пище-
вых материалов при использовании повышенных температур
агента сушки. Кроме того, низкотемпературная сушка является
малоэффективной, приводит к увеличению затрат теплоты и а
испарение влаги по сравнению с высокотемпературной сушкой
в развитой стадии кипящего слоя.
В табл. 40 приведены опытные данные, показывающие про-
должительность процесса обезвоживания т различных пищевых
растительных материалов при сушке их в развитой стадии кипя-
щего слоя до стандартного и низкого влагосодержаиия прн раз-
личных температурах воздуха.
Данные табл. 40 показывают, что применение воздуха с тем-
пературами свыше 120°C приводит к значительной интенсифика-
ции удаления остаточной влаги. Это объясняется перемещением
ее внутри материала преимущественно в виде пара, испарением
влаги внутри частиц, что приводит к возникновению градиента
давления внутри материала. Поэтому при сушке в развитой ста-
дии кипящего слоя с применением температур нагретого воздуха
130—160°C картофель, овощи, крупы можно высушить до оста-
402
Таблица 40
Материал, размер частиц, мы	П>1С«=Ч1^С	т (в мжв) прп Тсвх. вС								
				100	НО	120	130	ко	150	180
Картофель,	410-15	283	190	135	96	70	42	31	30	22 8x8X8	410—8	380	240	166	106	75	44	32,5 31	23,5 Морковь,	640-10	108	—	69,5	55	50	42	36	31,5 — 10X10X10	640—4	—	—	78,6	66	53,5	45	40	35	— Цикорий, 8X8X8 300-10	99	81	75	51	38	26	24	24	— 300—4	—	—	130	102	52	36	30	31	— Зеленый горошек	300—14	114	96	80	41,5	34	21	18	14	12 Лук» 6=3 мм	550-10 58,5	38	24	20.5	18	17	14	11	8,5 550-4 66	53	34	24.5	22	20	15.5	13	10,5 Капуста, б-З мм 1400—10	63	48	44	25	21	19	16,5	—	— 1400—6	—	64	48	27	23	21	18	—	— Хурма. 20 X20 X20 440—20	175	150	120	—	90	72	64	—	— Гречпевая крупа 60—10 54 38	35,5 33,5 23,5 17,5 15,5 12,5 — 60-5 100	77,5 70,5 63 42 31 26 18	—										
точного влагосодержаиия 1—2% за короткий промежуток вре-
мени. Например, продолжительность сушки картофеля частица-
ми 8X8X8 мм от начального влагосодержаиия 410% до оста-
точного 2% составляет при температурах нагретого воздуха
120 °C—70 мин. 130 °C —42 мии, 140 °C —31 мин, 150 °C —
30 мин, 160°C — 22 мин.
Глубокая сушка по сравнению с обычной приводит к увели-
чению сроков хранения готового продукта в несколько раз.
При исследоваиин процесса сушки пищевых растительных
материалов с температурами нагретого воздуха выше 105 °C
впервые было обнаружено, что частицы в процессе сушкн не
дают усадки, сохраняют свою первоначальную форму и объем,
имеют пористое строение. Регулированием степени блаишировкя
и температуры сушильного агента можно получать продукт с
первоначальными формой и объемом частиц, либо с увеличен-
ным объемом частиц, либо взорванные частицы.
Мелкопористое строение и лиофильность растительных тка-
ней понижают парциальное давление водяного пара над сильно
вогнутым мениском жидкости и уменьшают температуру кипе-
ния. Прн этом происходит интенсивное образование пара внутри
частиц, зоной испарения становится весь нх объем. Образование
большого количества пара при сушке в кипяшем слое с темпе-
ратурами нагретого воздуха свыше 105 °C способствует получе-
нию безусадочных частиц.
Пористое строение безусадочных частиц не препятствует уда-
лению образовавшегося пара в окружающее пространство и
тем самым ускоряет процесс сушки. Наоборот, усадка материала
приводит к более плотному расположению клеток, уменьшению
диаметра пор, затвердеванию материала, что снижает скорость
перемещения влаги к поверхности частиц и увеличивает продол-
26*
403
ТаОлица 41
•с	Продолжи- тельность сушки т, мнн	Содержание витамин! С, МЛН-1			Коэффмпг ент набухае- МОСТН	Продолжи дельность разварчва НИЯ. млн
		после бланши- ровкм	после сушки	потеря, %		
		Kt	ip тофел ь			
60	448	3,305	1,86	43,6	2,96	12
80	283	3,11	2,47	20,6	2,86	14
100	136	3,46	2,96	17,3	3,04	26
120	70	3,39	3,00	11,5	3,26	24
140	31	0,952	0,823	13,6	3,48 Г	5
150	30	0,914	0,778	14,8	з.зб : »	5
160	22,5	0,929	0,516	44,4	3.44 irl.«	5
Зеленый горошек
70	177	7,75	4.42	42,8	1,78	16
80	133	5.98	4,22	29,3	1,63	18
100	86	7.60	6,15	19,3	1.73	18
120	87,5	6.16	5.80	6,2	2,04	10
140	18	5,57	5,14	7.6	2,28	5
150	16	5,46	4,66	14,8	2,6	9
160	14	5,473	4,54	17,1	2.87	6
жительность сушки. Сохранение первоначальной формы и объ-
ема частиц возможно лишь при условии сушки материала в
развитой стадии кипящего слоя при равномерном нагреве частиц
со всех сторон.
Для обоснования оптимальных режимов сушки изучали из-
менение органолептических н химико-технологических показате-
лей картофеля, зеленого горошка, гречневой, рисовой, пшенич-
ной и пшенной круп и других материалов. Полученные данные
показали (табл. 41, 42), что при сушке картофеля и зеленого
горошка потери витамина С при температуре воздуха 110—
150 °C меньше, чем при температурах 60—90 и 160—180 °C. Это
объясняется значительным сокращением продолжительности и
уменьшением теплового воздействия при температурах агента
сушки ПО—150 °C. Применение температуры воздуха свыше
160°C не рекомендуется из-за возможного подгорания, так как
температура нагрева этих материалов в конце сушки превосхо-
дит допустимую для зеленого горошка и картофеля.
Оптимальная температура агента сушки при обезвоживании
влажных пищевых материалов находится в следующих преде-
лах (в °C): картофеля в зависимости от сорта— ПО—150; зеле-
ного горошка — 130—140; моркови, цикория и столовой свек-
лы— ПО—160; лука и капусты—ПО—120; яблок н айвы—•
ПО—120; груш и абрикосов—90—100; субтропической хурмы—•
160—180.
Коэффициент набухаемости является важным показателем
качества сушеных пищевых материалов, так как определяет
404
Таблица 42
ГеМ' *С	Продолжитель- ность С^ШКИ ДО WjC-10%, мин	Предельная набухаемость, %	Продолжитель- ность развари- вания. мнн	Содержание белка. %
	г г	ечневая крупа		
80	54.0	77.4	12	12,87
100	36,5	100.3	10	13,63
120	23.5	126.4	4	12,55
150	12.5	136,0	4	13,60
160	11.0	146.8	3	12,70
170	8.0	148,0	3	12,75
180	7,0	153,0	3	13.05
	Рисовая крупа			
80	38,0	158	7,5	7,83
100	36.0	165	6,0	8,07
120	24.0	——	5.0	8.20
160	15.5	162	4.0	7,61
160	13,0	160	6.0	7,01
170	8,0	200	6.0	7.15
180	7,5	200	5.5	8.10
	Пшеннчвая крупа			
80	46.0	146	7,5	15.68
100	31.0	233	7.5	16,88
120	24,0	244	7,5	15,63
150	10,5	252	7.0	16,08
160	7,5	255	7,0	16.12
170	6.0	253	6.0	16,02
	Пшеничная крупа			
80	41	132			12,65
100	32	160	—.	11.45
120	21	120	—	12.35
150	13	185	=—	13,80
160	12	148	——	11.90
170	11	149	—	12,50
способность восстановления первоначальных свойств при обвод-
нении. Безусадочные частицы пористого строения отличаются
большим значением коэффициента набухаемостн и меньшей
продолжительностью разваривания.
При сушке круп в кипящем слое содержание белковых ве-
ществ, крахмала и сахаров практически не изменяется при раз-
ных температурных режимах сушки.
Получение быстроразваривающихся круп связано с увеличе-
нием гидротермической обработки и применением для сушки в
кипящем слое сушильного агента с температурой 120—180 °C.
Равномерная кратковременная сушка при такой температуре
способствует сохранению высокой питательной ценности про-
дукта.
По окончании сушки крупы необходимо охладить до 20—
22°C. В шахтных аппаратах «Эврнка» охлаждение круп достн-
405
гается за 40 мин, в ленточных конвейерных установках — за
10—15 мин.
Исследование охлаждения круп в развитой стадии кипящего
слоя и азрофонтаиной экспериментальной сушильной установке
при температуре воздуха 18—22 °C, различных удельных на-
грузках материала (20—120 кг/м2) и температурах (110—
150 °C) показало, что продолжительность охлаждения составляет
2—3 мии, т. е. в 4—13 раз сокращается по сравнению с про-
цессом в неподвижном слое.
СУШКА РАСПЫЛЕНИЕМ
Распылительные сушильные установки широко применяются
в молочиой промышленности для сушки молока, молочных про-
дуктов детского питания и др. В этих установках создается
большая площадь поверхности испарения мелкодисперсных час-
тиц раствора, которые обезвоживаются в потоке горячего возду-
ха (площадь поверхности 1 кг раствора в результате распыле-
ния увеличивается в несколько тысяч раз, достигая 600 м2). При
такой огромной удельной площади поверхности материала, кон-
тактирующей с нагретым воздухом, продолжительность сушкн
измеряется секундами, однако частицы материала находятся в
сушильной камере несколько мииут.
Другое преимущество распылительной сушки — очень малый
размер частиц, что устраняет тормозящее действие термовлаго-
проводности. При этом скорость внутренней диффузии почти не
влияет на скорость сушкн, в результате чего с огромной по-
верхности диспергированных частиц в основном удаляется по-
верхностная влага. Это позволяет применять при сушке термо-
лабильного молока и молочных продуктов повышенные темпе-
ратуры сушильного агента (в случае прямоточного движения —
до 180 и даже 200°C).
Температура частиц в зоне сушки близка к температуре
мокрого термометра. За температуру материала принимают тем-
пературу воздуха на выходе из сушильной камеры, которая
должна составлять 70—80 °C. Достаточно равномерное обтека-
ние диспергированных частиц нагретым воздухом исключает ме-
стный перегрев материала, а практически мгновенное высуши-
вание и невысокая температура материала предотвращают теп-
ловую коагуляцию белка. Все это позволяет получить сухой
продукт высокого качества и хорошей растворимости.
К недостаткам распылительной сушки можно отнести боль-
шие габариты н сложность конструкции сушильных установок,
недостаточное использование объема сушильной камеры, повы-
шенные расходы теплоты (на 1 кг испаренной влаги затрачива-
ется 2,5—4 кг пара).
Распылительная сушильная установка (рис. 131) состоит из
масляного фильтра 1 для очистки поступающего воздуха от ме-
ханических загрязнений, центробежного вентилятора среднего
406
Рис. 131. Схема распылительной су-
шильной установки
давления 2, батарей 3 паро-
вых калориферов, сушильной
камеры 4, распиливающего
устройства 5, скребков 6 убо-
рочного механизма, транспор-
тера (илн шнека) 7 для уда-
ления сухого молока, аппара-
тов 8 и 9 для разделения сухо-
го молока и воздуха, центро-
бежного вентилятора 10 для
удаления отработанного воз-
духа.
Воздух перед поступлением
во всасывающее отверстие
центробежного вентилятора
проходит через масляные
фильтры. Они состоят из от-
дельных выдвигаемых секций, включающих лабириитообразиые
металлические пластины, смачиваемые тонким слоем маловяз-
кого минерального масла. Воздух, проходя через эти каналы,
неоднократно меняет скорость и направление, и частицы пыли,
соприкасаясь с покрытыми маслом стенками, оседают на них.
Очищенный воздух подается вентилятором в подогреватель,
а оттуда в сушильную камеру. В качестве воздухоподогрева-
телей применяют паровые калориферы различной конструкции:
пластинчатые ребристые из стальных труб с приваренными пря-
моугольными пластинами, шайбовые с приваренными к трубам
шайбами или с навитой на трубах металлической лентой. В ка-
лориферы пар подают под давлением 0,8-—1,6 МПа
Более экономично нагревать воздух в газовых или огневых
подогревателях, в которых теплообмен между воздухом и про-
дуктами сгорания жидкого или газообразного топлива осуще-
ствляется через металлические стенки (КПД при этом дости-
гает 85%). Метод прямого сжигания газа обеспечивает высокую
эффективность использования топлива (98—100%) при наимень-
ших по сравнению с другими способами капитальных затратах,
однако существует опасность попадания продуктов сгорания топ-
лива в высушенное молоко.
Нагретый в подогревателях до 160—200°C воздух поступает
в сушильную камеру. Чаще всего оиа имеет форму цилиндра с
плоским или коническим основанием, реже — форму прямоуголь-
ника с двускатным дном. На металлическом (из профильной
стали) нлн железобетонном каркасе закреплены двойные стен-
кн: внутренняя из листовой нержавеющей стали либо метлах-
ской плитки, наружная из листовой стали. Между внутренней и
наружной стенками проложена тепловая изоляция, обычно на
основе стекловолокна. Температура внутренних стенок сушиль-
ной камеры ие должна понижаться ниже точки росы во избежа-
ние оседания на стенках сухого порошка.
407
Размеры камеры зависят от производительности установки;
диаметр 2600—12500 мм, высота 3000—25000 мм и больше. Кор-
пус в больших камерах выполнен нз отдельных царг, установ-
ленных в ярусы н скрепленных болтами. Каждая царга состоит
из щитков, каркасы которых сварены из профильной стали.
Внутренняя поверхность сушильной камеры должна быть
ровной, гладкой, без выступов и щелей, чтобы в них не собирал-
ся порошок сухого молока, перегрев которого может вызвать
загорание н даже взрыв.
В сушильной камере предусматриваются освещение, освети-
тельные и смотровые окна, герметично закрывающаяся дверь.
Для удаления сухого молока на полу камеры прн цилиндри-
ческой форме и на отлогих стенках — при цилиидроконической
установлено по две пары скребков, вращающихся с частотой
50 мин-*, которые подают продукт к выходному отверстию.
В сушильной камере расположены распылительные устройст-
ва трех видов: механические н пневматические форсунки и цент-
робежные диски.
Механические форсунки состоят из головки, корпуса н насад-
ки; диаметр выходного отверстия сопла 0,5; 0,8; 1,0; 1,2 мм. На-
садки изготовляют из антикоррозийного материала. Чтобы улуч-
шить качество распыления, необходимо повысить турбулент-
ность струн молока. Для этого на насадке имеются тангенциаль-
ные канавки, проходя через которые поток молока закручива-
ется, и выходящая нз сопла струя молока получает вращатель-
ное движение. В форсунки предварительно сгущенное молоко с
содержанием сухих веществ 42—48% подается трехплунжерным
либо ротационным насосом под давлением 5—20 МПа.
Для маловязкнх жидкостей максимальный диаметр капель
прн распылении в механических форсунках определяется фор-
мулой
я .»• 608
dnux“* PbV* •
где k — коэффициент, зависящий от свойств распыляемого раствора (для мо-
лока А=«3, для воды Л“2,5); о — поверхностное натяжение, Н/м; g— уско-
рение силы тяжести, м2/с; р»— плотность воздуха, кг/м3; v—скорость вы-
хода струн, м/с (определяется по объемной производительности форсунки и
диаметру выходного сечения сопла).
Производительность форсунки
П =' р.л/?0*
где р.—• коэффициент расхода, равный 0,6—0,75; /?о— радиус выходного от-
верстия сопла, м; &р—напор, создаваемый насосом, Па.
Н. С. Панасеиков рекомендует такое уравнение для опреде-
ления радиуса капель молока на выходе из форсунки:
rK=3,2D/Re, где D — диаметр форсунки, мм; Re — критерий Рей-
нольдса.
408
Преимуществами форсуночного распыления являются: не-
большой расход электроэнергии (на 1 т раствора 2—4 кВт-ч);
бесшумность работы, простота и компактность конструкции; воз-
можность регулирования конфигурации факела изменением
внутреннего устройства приспособления. Механические форсун-
ки обеспечивают большую производительность (4000—4500 кг/ч,
в рабочих условиях — в пределах 300—600 кг/ч), однородное
распыление при равномерном распределении жидкости по сече-
нию сушильной камеры.
К недостаткам механических форсунок относятся частое за-
сорение и забивание выходных отверстий из-за их малого сече-
ния; необходимость частой смены втулок вследствие увеличения
диаметра отверстий под шлифующим действием струи жидкости;
невозможность регулирования в процессе работы производитель-
ности без изменения дисперсности частиц.
Пневматические форсунки бывают внутреннего смешения
(они ненадежны и редко применяются при сушке) и внешнего
смешения, в которых сжатый воздух и раствор сгущенного мо-
лока соединяются вне корпуса форсунки. Для распыления тер-
молабильных материалов, в том числе молока, используют воз-
дух, сжатый в воздушном компрессоре до 0,4—Ю,6 МПа. Произ-
водительность форсунок с центральной подачей раствора со-
ставляет 120—500 кг/ч (при сушке молока 120—150 кг/ч).
Пневматические форсунки устроены по принципу инжек-
тора. Сжатый воздух подается тангенциально и выходит через
кольцевое отверстие. Вращающийся с большой скоростью ко-
нусообразный поток воздуха захватывает раствор сгущенного
молока, благодаря чему факел распыления получается широким
и коротким. Сгущенный продукт подается в форсунку за счет
созданного воздухом некоторого разрежения.
К достоинствам пневматических форсунок относятся возмож-
ность распыления растворов любой вязкости, надежность в экс-
плуатации, простота устройства, легкая регулировка размера и
формы факела. Основной их недостаток — повышенный расход
электроэнергии, составляющий 50—60 кВт на 1 т раствора (из-
за энергоемкой компрессорной установки). Кроме того, при уве-
личении производительности форсунки ухудшается качество
распыления, поэтому в установках большой производительности
ставят много (до 35) форсунок.
Центробежное распыление получило наибольшее распростра-
нение, так как с помощью быстровращающихся дисков можно
устойчиво распылять молоко с высоким (до 50% и выше) содер-
жанием сухнх веществ. Одни центробежный диск обеспечивает
работу распылительной сушильной установки любой производи-
тельности.
Применяют различные конструкции дисков. При эксплуата-
ции дисков с сопловыми трубками последние истираются, что
нарушает динамическую балансировку дисков. Лучшим являет-
ся плоский закрытый диск с центральным резервуаром и 4—
409
8 каналами, расходящимися радиально и постепенно сужающи-
мися к периферии диска. Существует несколько разновидностей
дисков: плоские с криволинейными каналами, что повышает на-
сыпную массу сухого молока и а 7—10% и уменьшает содержа-
ние в ием воздуха; двухъярусные с расположенными в два ряда
каналами выхода жидкого продукта, что увеличивает произво-
дительность прн выработке быстрорастворимого сухого молока,
и др.
Распылительные диски вращаются с высокой частотой 7500—
12000 мин-1. С увеличением частоты вращения уменьшается
размер диспергированных частиц. Высокое диспергирование
увеличивает поверхность испарения и скорость сушки, однако
существуют оптимальные пределы минимального размера час-
тиц, так как гранулометрический состав влияет на скорость их
растворения. Слишком мелкие частицы плохо смачиваются в
процессе восстановления молока. Кроме того, при их сушке воз-
можен перегрев.
Предварительно сгущенное молоко (до содержания сухих ве-
ществ 45—50%) через трубы с отверстиями под небольшим дав-
лением насосом подается на диск. В результате его вращения
возникают центробежные силы, под действием которых раствор
молока направляется с непрерывно возрастающей скоростью к
периферии и распыляется на мелкие частицы. Средний размер
капель определяется по уравнению С. И. Шапиро:
<р = 98,5 -J- Ус/(7?рж),
где dcp—средний размер капель, мкм; п — частота вращения диска, мнн-’:
о— поверхностное натяжение, Н/м; R— радиус диска, м; ря — плотнсси
распиливаемой жидкости, кг/м8.
А. С. Пенько рекомендует для определения радиуса капель
уравнение
г К = V I .Sog^/lpMlD8),
где со — угловая скорость вращении, с-1; остальные обозначении те же, что
в предыдущей формуле.
Диски изготовляют из прочных сортов нержавеющей стали.
Диаметр их ограничен размерами 200—300 мм. При большем
диаметре диски необходимо изготовлять толстостенными, что
увеличивает их массу и вызывает опасность дебаланснровки.
Кроме того, при эксплуатации больших дисков внутри сушиль-
ной камеры возникает вентиляционный эффект — в верхней час-
ти камеры воздух и мелкие частицы продукта приходят в цир-
куляционное движение, что затрудняет выход сухого молока.
К достоинствам центробежных дисков относятся возмож-
ность распылять сгущенное молоко с большим содержанием
сухих веществ, так как в дисках нет отверстий для прохода
раствора, онн не забиваются, работают надежно, обеспечивают
410
однородный распыл; высокая производительность (одного дис-
ка— до 15000 кг/ч), которую можно менять без изменения дис-
персности и факела распыла; низкий расход электроэнергии
(в несколько раз меньше, чем в пневматических форсунках, хо-
тя несколько больше, чем в механических форсунках).
Недостатками дискового распыления являются сложность
привода и высокая стоимость устройства; необходимость делать
сушильную камеру большего, чем при других способах, диамет-
ра вследствие более широкого факела распыления.
Движение распыленных частнц раствора и воздуха в камере
может быть прямоточным, противоточным и смешанным. Схемы
различных сушильных камер представлены на рис. 132. При
сушке термолабильных материалов, в том числе молочных про-
дуктов, предпочтительно прямоточное движение воздуха и час-
I
Рис. 132. Схемы распылительных сушильных установок:
о. б — форсуночные прямоточные; в. г — дисковые прямоточные; д. е — дисковые противо-
точные
411
тип, так как оно позволяет применять более высокие температу-
ры воздуха без опасности перегрева материала. Возможны верх-
няя и иижняя прямоточные подачи воздуха и раствора. При
нижней подаче скорость воздуха в камере должна быть больше
скорости витания наиболее крупных частиц материала. В этом
случае все частицы сухого молока будут подниматься и уносить-
ся с отходящим воздухом.
Скорость движения воздуха в сушильной камере п=4£Х
X (ЗбООлО2), где L — расход воздуха, м3/ч; D — диаметр сушиль-
ной камеры, м. Обычно о=0,24-0,4 м/с.
В зависимости от формы и размеров сушильной камеры ко-
личество осевшего и уносимого воздухом сухого молока различ-
но: в цилиндрических камерах остается 65—70% продукта, а
30—35% уносится воздухом; в камерах цилиндроконической
формы оседает 30—35% сухого продукта и 65—70% уносится
воздухом. Поэтому за сушильной камерой монтируют устройст-
ва для выведения сухого продукта из потока отходящего возду-
ха: рукавные матерчатые фильтры, циклоны, электрофильтры,
вторичные мокрые пылеуловители.
Рукавный матерчатый фильтр состоит из двух герметично
закрытых отделений. В каждом отделении находится до 144 ма-
терчатых рукавов, изготовленных из хлопчатобумажной, шерстя-
ной или полушерстяной тканей, сукна, лавсана и пр. Диаметр
рукавов 127—300 мм, длина 2400—3500 мм. По длине каждый
рукав стягивается пятью металлическими кольцами жесткости.
Они предотвращают его сжатие и облегчают удаление пыли при
встряхивании.
Рукава, открытые снизу и закрытые сверху, подвешены гиб-
кими связями к коленчатому валу. Воздух, несущий сухое моло-
ко, из сушильной камеры по воздуховоду попадает в работаю-
щее отделение и равномерно распределяется по всем рукавам.
Поступая в ннх снизу, он проходит через поры материи, а сухой
порошок оседает на внутренних поверхностях. За 1 мин работы
сухой порошок полностью забивает все поры ткани, сопротив-
ление воздуху резко возрастает и происходит переключение.
Воздух с порошком начинает поступать во второе отделение, а
в первом, отключенном, рукава освобождаются от продукта.
Для этого включают привод встряхивающего механизма, разме-
щенного иа крышке каркаса фильтра, коленчатый вал приходит
во вращение, н в течение 30 с происходит девять энергичных
встряхиваний всех рукавов отделения. Сухой порошок ссыпа-
ется в бункер н выводится оттуда шнеком. Периодически с по-
мощью специального вентилятора фильтры обдуваются также
снаружи воздухом, подогретым до 60—70°C (выше точки росы),
чтобы предупредить конденсацию водяного пара и забивание
фильтров. Через 1 мнн отделения снова переключаются.
Расход электроэнергии при работе матерчатого фильтра со-
ставляет 2—5 кВт на 10000 м3 воздуха в час. Матерчатые филь-
тры обеспечивают 95—98%-ную степень очистки. Вместе с тем
412
Рис. 133. Схема цик-
лона
3—4 витка. В ое-
им присущи многие недостатки: громозд-
кость, сложность встряхивающего механиз-
ма, необходимость частой стирки фильтров,
ограниченность срока действия (до года).
Циклоны (рнс. 133) относятся к центро-
бежным пылеотделнтелям. По конструкции
они представляют собой сосуд 2 цилиндри-
ческой формы диаметром D, внутри кото-
рого встроена центральная труба 3 диамет-
ром d для отвода очищенного воздуха.
В верхней части цилиндра, тангенциально
к его поверхности, по длине половины
окружности расположен входной патрубок
4, нижняя часть 1 которого переходит в
конус с углом не более 60°, связанный с
пылесборным бункером. Пылесборный бун-
кер герметизирован.
Скорость воздуха на входе в циклон
12—25 м/с, на выходе — 3—8 м/с. Количе-
ство воздуха, входящего в циклон и выхо-
дящего из него, должно быть равным. Кон-
струкция циклона обеспечивает вращатель-
ное движение смеси воздуха с сухнм про-
дуктом по винтовой линии в пространстве
между цилиндром циклона и выходной тру-
бой. Воздух в цилиндрической части делает
зультате вращения смесь под действием центробежной силы
разделяется: частицы сухого молока, имеющие большую, чем
воздух, плотность, отбрасываются к стенкам цилиндра, теряют
свою скорость и под действием силы тяжести оседают в конус,
а оттуда перемещаются в пылесборный бункер, который дол-
жен быть герметично соединен с циклоном. Воздух, очищенный
от продукта, направляется в середину цилиндра и удаляется
из ц-иклоиа через центральную выходную трубу.
Разделяющий эффект возрастает с увеличением скорости
движения воздуха н уменьшением ширины потока. Поэтому
вместо одного циклона большого диаметра рекомендуется при-
менять несколько, работающих параллельно, с диаметром ци-
линдра ие более 600 мм. Степень очистки воздуха зависит так-
же от величины частиц и при диаметре их более 20 мкм дости-
гает 100%. Основные преимущества циклона: простота конст-
рукции, легкость изготовления, отсутствие движущихся частей.
Большинство циклонов работает по принципу всасывания.
Гидравлическое сопротивление циклона определяется по урав-
нению
Ap = *p,ou«;(2f).
где k — коэффициент гидравлического сопротивления (для циклонов серия
413
ПН равен: ЦН 15 — 105; ЦН-154—ПО; ЦН24 — 60; ЦН-П —180); р,—
плотность воздуха, кг/ыэ; — скорость воздуха в цилиндре циклона, м/с.
сд —4V/(nDu’),
где V—секундный расход воздуха, м’/с; D* — диаметр цилиндра.
Батарейные циклоны малых диаметров (D=1504-250 мм)
называют мультициклонами. Вращение воздуха в них создается
за счет розеток с лопатками, расположенных под углом 20—30°
к осн цилиндра, или винтообразных лопастей, помещенных меж-
ду стенкой цилиндра и выходной трубой.
Электрофильтры пока не получили широкого распростране-
ния прн очистке воздуха от сухого молока. В электрофильтре
воздух, несущий сухие частицы, проходит между электродами,
один из которых является излучающим (коронирующнм), вто-
рой осадительным. К коронирующему электроду (пластина, ни-
хромовая проволока и т. п.) подается выпрямленный электриче-
ский ток высокого напряжения (до 94 кВ), под воздействием
которого сухие частицы получают заряд того же знака. Вследст-
вие этого они отталкиваются от коронирующего электрода и
друг от друга н направляются к осадительному электроду —
заземленной металлической пластине либо цельнотянутой трубе,
при соприкосновении с которым теряют заряд и падают. Этот
метод характеризуется высокой степенью очистки (до 90% н
выше) прн сравнительно небольших затратах электроэнергии
(1—8 кВт на 10000 м3 воздуха в час).
Мокрые пылеуловители устанавливают после сухих пылеоса-
дителей для окончательной очистки воздуха. При их использо-
вании эффективность очистки воздуха достигает 99,5—99,7%.
Существует много конструк-
Рнс. 134. Схема скруббера:
Z—ыехаянческне форсунки; ? —скруб-
бер; 3 — бак: 4 — центробежный насос
цнй мокрых пылеуловителей.
Для очистки сухих пищевых по-
рошков, когда нужно создать сте-
рильные условия, исключающие
развитие микроорганизмов, ис-
пользуют мокрые скрубберы —
вертикальные цилиндры с конус-
ным основанием (рис. 134). Воз-
дух с остатком частиц сухого мо-
лока подается снизу, а жидкое
молоко разбрызгивается механи-
ческими форсунками грубого рас-
пыла. При орошеннн газового по-
тока жидкостью частицы сухого
молока увлажняются, прилипают
к жидкостной пленке и оседают,
а очищенный воздух удаляется.
В результате растворения частиц
сухого молока концентрация рас-
твора постепенно возрастает. Прн
414
достижении определенного содержания сухих веществ концент-
рированный раствор из нижнего бака подается в распылитель-
ную сушилку. Скорость воздуха в скрубберах составляет 0,5—
1 м/с. Для улавливания капель на выходе из установки распо-
лагают каплеуловители различных конструкций.
Порошок молока распылительной сушки не требует дальней-
шего измельчения. В процессе сушки на материал оказывается
минимальное механическое воздействие, что исключает появле-
ния свободного молочного жира, лишенного оболочечного веще-
ства. Поэтому выводить сухое молоко из сушильной камеры в
циклонов следует не шнеками илн пневмотранспортом, а транс-
портерами, оказывающими на продукт минимальное механиче-
ское воздействие.
Термический КПД распылительных сушильных установок
^вх Т^вых
Чтер- Гсвж__ Там
где Тсо, Т®Вых, Т'вож — температура воздуха по сухому термометру соответ-
ственно на входе в сушильную камеру, выходе нз нее и в окружающем про-
странстве. Температура отходящего воздуха вполне определенна — 70—80 °C,
а температура воздуха на входе в сушильную камеру должна быть макси-
мально возможной (180—200 °C).
Размеры сушильной камеры, особенно с цемтробежны.м рас-
пылением, определяются преимущественно факелом распыления.
А. А. Долинский получил уравнение расчета радиуса факела
распыления которое учитывает гидродинамические и темпе-
ратурные условия протекания процесса:
Яф = 0,33dcp (Ры/Ра) Re0.35 Gu'M Ко'8.’,
где dcp— средний диаметр капли, и; ри и р. — плотность соответственно
материала и воздуха, кг/м3; Re — критерий Рейнольдса; Re—od/v (о — ско-
рость потока, м/с; v — кинематическая вязкость воздуха, м2/с); Gu — крите-
рий Гухмаиа. характеризующий влияние массообмена на теплообмен; Gu-
«{Те—Т"}/Тс\ Ко — критервй Коссовнча, определяющий связь между коли-
чествами теплоты, затраченной на испарение влаги и иа нагревание влаж-
ного материала; Ко»гжД1//(сДГ).
Для определения размеров сушильной камеры можно исполь-
зовать и уравнение дальности полета частиц молока, предложен-
ное Г. А. Куком (частицы в своем полете не должны достигать
стеиок сушильной камеры):
с____§__£_ Р*
3 ’ <₽ ’ Рв ,п Vtl •
где S — дальность полета частиц, м; г—радиус частицы, м; ср —коэффици-
ент сопротивления рж и р.— плотности соответственно жидкости и возду-
ха, кг/м3; цв и vK — соответственно начальная и конечная скорости движе-
ния частицы, м/с.
Коэффициент сопротивления ср определяют в зависимости от
значения критерия Рейнольдса н режима движения: в ламинар-
ном режиме при Re<2 <p = 24/Re; в переходном режиме прв
415
Re<1000 <p=18,5/Re°’e; в турбулентном режиме при RoIOOO
<р = 0,44.
За скорость полета частиц о, учитываемую при определении
критерия Рейнольдса, принимается окружная скорость распыли-
тельного диска. Начальная скорость движения частиц va также
принята равной окружной скорости распылительного диска, а
=0,24-0,4 м/с.
Диаметр распылительной сушильной камеры D при pacueie
берут равным 2,25 S.
Рассчитывать размеры распылительной сушильной камеры
можно и по уравнению напряжения ее объема:
где W — количество испаренной влаги, кг/с; V — объем камеры, м8.
По известным Av и часовому количеству испаренной влагн
легко определить объем сушильной камеры. Вычислив объем,
находят диаметр камеры D и высоту Н, соотношение между ко-
торыми зависит от способа распыления: для форсуночных су-
шильных установок D:H=\: (1,54-2,5); Д^=2,24-2,4 кг/(м3-ч);
для дисковых распылительных сушилок D ;Н= I: (0,84-1),
Ai=3,14-3,5 кг/(м3-ч).
КОНТАКТНЫЙ СПОСОБ
Этот способ сушки основан на передаче теплоты материалу
яри соприкосновеннн с горячей поверхностью. Воздух при этом
способе служит только для удаления водяного пара из сушилки,
являясь влагопоглотителем. Коэффициент теплоотдачи при этом
способе значительно выше, чем прн конвективной сушке, и со-
ставляет 170—180 Вт/(м2-К).
Температура в разных слоях материала различна: наиболь-
шая— у слоя, контактирующего с греющей поверхностью,
наименьшая — у наружного слоя. Влагосодержаиие в процессе
контактной сушки постепенно увеличивается от слоев, соприка-
сающихся с нагретой поверхностью, к наружным слоям. Таким
образом, скорость контактной сушки определяется только гра-
диентом температуры V7, градиент влагосодержания Vt/ ока-
зывает тормозящее действие на перемещение влаги к поверхно-
сти материала. Градиенты влагосодержания VL/ и температу-
ры \7Т совпадают только в слоях вблизи открытой поверхности
материала, ускоряя перенос влаги.
Горячая поверхность чаще всего обогревается водяным па-
ром температурой выше 100 °C, поэтому контактирующие слон
материала могут достичь этой температуры, в результате чего
качество готового продукта ухудшится. Обязательное условие
при этом способе сушкн — хороший контакт материала с горя-
чей поверхностью.
Контактная сушка пищевых материалов осуществляется в
вальцевых сушильных установках в результате непосредствен-
но
Рис 135. Схема двухвальцовой сушильной установки
иого контакта материала с нагретой плоской или цилиндриче-
ской поверхностью.
Для сушки обезжиренного молока, пахты, сыворотки приме-
няют атмосферные двухвальцовые сушильные установки
(рис. 135). Эти аппараты являются непрерывнодействующими,
производительность их составляет 250—500 кг испаренной вла-
ги в час. Они имеют два полых цилиндрических вальца 5, изго-
товленных из специального литейного чугуна. Наружная поверх-
ность вальцов тщательно шлифуется и полируется. С торцов
вальцы закрыты съемными крышками и цапфами. Один цапфы
(6) сплошные, с закрепленной шестерней для привода, другие
(8) полые, и через них обеспечивается ввод «насыщенного пара
и отвод образующегося конденсата (по сифониой трубке 9, со-
единенной с кондеисатоотводчиком). Давление пара в вальцах
составляет 0,3—0,5 МПа.
Цапфы вальцов находятся в подшипниках скольжения. Под-
вижные подшипники одного из вальцов с помощью винтов мож-
но перемещать в горизонтальной плоскости, регулируя зазор
между вальцами от 0 до 6 мм (в рабочем положении зазор со-
ставляет 1—2 мм). Над вальцами размещен вытяжной зонт 4
для удаления испаренной влаги.
Привод состоит из электродвигателя, редуктора, зубчатой и
цепной передач. Вальцы вращаются с одинаковой частотой (4—
24 мин-1) в противоположные стороны, навстречу друг другу.
Обезжиренное молоко, пахту н сыворотку перед сушкой
предварительно сгущают в вакуум-выпарных аппаратах до кон-
центрации сухих веществ 34—48%. Подают сгущенный мате-
риал в сушилки по-разному: в пространство между вальцами
(в этом случае площадь поверхности вальцов используется толь-
ко на 65—70%) либо в специальные желобы 2, расположенные
27—205
417
снаружи посередине обоих вальцов, что позволяет увеличить-
полезную площадь нх поверхности (до 85—87%)- В желобах
иа горизонтальных валах закреплены днскн /. При вращении
валов они периодически погружаются в продукт и покрываются
слоем сгущенного молока. В верхней части против каждого
диска расположена трубка с соплом, в которую подается воздух
от центробежного вентилятора высокого давления. Воздух сду-
вает сгущенное молоко с дисков н в распыленном состоянии
переносит его на поверхность вальцов. Под зоной распыления
устанавливаются иожи 3 для снятия сухой пленки.
Молоко, попадающее на поверхность вальцов, высушивается
в виде тонкого слоя за один их оборот, превращаясь в сухую
пленку. Во избежание порчи молока ее необходимо немедленно
срезать с поверхности вальцов. Ножн, изготовленные из мягкой
стали, расположены по всей длине вальца и укреплены в спе-
циальных колодках, благодаря чему плотно прижимаются к его
поверхности независимо от износа режущей кромки. Продолжи-
тельность сушки (одного оборота) составляет 2,5—15 с. Срезан-
ная плеика сухого молока подается на центробежную мельницу,
в которой измельчается в порошок, и поступает иа фасовку.
В сушнльно-дробильных агрегатах СДА-250, выпускаемых
отечественной промышленностью, двухвальцовая сушилка и
дробилка связаны между собой. Сгущенное молоко подается на
верхнюю поверхность вальца наливом через две перфорирован-
ные трубки, а снятая пленка — к ковшовому элеватору дробил-
ки шнеками. Рабочие вальцы агрегата имеют диаметр 800 мм
н длину 1000 м, площадь поверхности обоих вальцов составляет
4,8 м2.
Производительность агрегата по испаренной влаге 250 кг/с,
давление пара в вальцах 0,45 МПа, частота вращения вальцов
20 мин-1.
Сухое молоко контактной сушкн по качеству уступает про-
дукту распылительной сушкн. Несмотря на быстроту процесса,
в слоях материала, соприкасающихся с нагретыми вальцами
при температуре выше 100 °C, происходит необратимая тепловая
коагуляция белка. Поэтому степень растворимости сухого моло-
ка вальцовой сушки составляет 80—85%. Кроме того, при этом
способе продукт подвергается большому механическому воздей-
ствию— его срезают ножами, затем размалывают в порошок.
Поэтому на вальцовых сушильных установках нельзя сушить
жирные молочные продукты, в которых при таком воздействии
образуется много свободного жира, лишенного оболочки, быстро
окисляющегося при хранении.
Продолжительность вальцовой сушки определяется по урав-
нению
___Ф	30/
Т <о	jtnR '
где ф — угол» пройденный частицей высушиваемого молока за время сушкн»
418
рад; <а— угловая скорость движения вальцов, рад/с; I — длина пути, прой-
денного высушиваемой частицей по окружности вальца, м; п — частота вра-
щения вальца (1об/мнн^1 мин-1—0,10472 рад/с); R — радиус вальца, к.
Толщина пленки сухого молока прн условии, что ширина
пленки равна длине вальца двухвальцовой сушильной установ-
ки, опреде1яется по формуле
в== 120рып<1. •
где Aft — количество поступающего сгущенного молока, кг/ч; ри — плотность
сгущенного молока, кг/м’; п — частота вращения вальца, мнн-1; I—длина
пути частицы высушиваемого молока, м; L—длина вальца, м.
Мощность, потребная для вращения вальцов и срезания су-
хой пленки, определяется по формуле
vPL (I + р. tga)
N~ 102ть<
где «в — угловая скорость вращения вальца, рад/с; Р— сила, необходимая
для снятия пленкв шириной 1 см, Н (для обезжиренного молока Р>=3,54-
4-4.5 Н); £ —общая длина ножей, см; р — коэффициент трення между но-
жами н поверхностями вальцов (для стали по чугуну р==0,18); а — угол
наклона ножа (угол между ножом и касательной к окружности вальца, про-
веденной в точке прикосновения ножа к вальцу; а=304-46°); т> — коэффи-
циент полезного действия приводного механизма (т]м -0,84-0,85).
СУШКА ТЕРМОИЗЛУЧЕНИЕМ— ИНФРАКРАСНЫМИ
ЛУЧАМИ
Инфракрасные лучн (ИКЛ) —невидимые тепловые лучи, от-
личающиеся от видимых только длиной волн: у инфракрасных
0,77—340 мкм, у видимых 0,38—0,76 мкм. Максимальная длина
волны излучения определяется уравнением для черного тела
согласно закону Вина: Лт-х=2897/7. С повышением температу-
ры излучателя максимум излучения смещается в сторону более
коротких волн.
Для сушкн растительных пищевых материалов практическое
применение получили коротковолновые ИКЛ с длиной волны
около 1,6—2,2 мкм. Прн сушке ИКЛ к материалу подводится
тепловой поток в несколько десятков (от 30 до 70) раз мощнее,
чем прн конвективной сушке.
Скорость сушки инфракрасными лучами увеличивается по
сравнению с конвективной, но не пропорционально увеличению
теплового потока. Так, например, для плодов и овощей сушка
ИКЛ ускоряется по сравнению с интенсифицированными спосо-
бами конвективной сушки иа 25—95%. Это можно объяснить
тем, что скорость сушки зависит не столько от скорости передачи
теплоты, сколько от скорости перемещения влаги внутри мате-
риала. В целях сохранения высоких химнко-технологическнх
27*
419
показателей высушенного продукта применение мощных потоков
ИКЛ не рекомендуется.
Количество теплоты, переданной инфракрасными лучами, за-
висит от приведенной степени черноты тела е, взаимного распо-
ложения поверхности излучения и поглощения ф и от разности
абсолютных температур источника излучателя Л и поглощаю-
щего тела Г2:
В случае параллелыных плоскостей £1-2=6162; е=С/Со;
ei-2=C|Ca/Cao, где С — коэффициент излучения серого тела;
Со — коэффициент излучения абсолютного черного тела, равный
5,7 Вт/(м2-К); Ci и С2— коэффициенты излучения соответствен-
но источника ИКЛ и сушимого материала.
Для ннтеиснфикации термоизоляционной сушкн необходимо,
чтобы ИКЛ проникали в материал на возможно большую глу-
бину, что зависит как от пропускной способности материала, так
н от длины волны ИКЛ: чем меньше длина волны, тем больше
проникающая способность инфракрасных лучей. Проницаемость
пищевых растительных материалов увеличивается с уменьше-
нием толщины слоя и с понижением влажности материала. Так,
например, проницаемость ИКЛ в сырой картофель достигает
6 мм, а в сухой —15—18 мм.
При сушке частиц пищевых материалов, характеризующих-
ся малой проницаемостью, может произойти быстрое высушива-
ние поверхностного слоя, и значительные градиенты температу-
ры и влажности внутри частиц материала приведут к коробле-
нию и растрескиванию материала.
При сушке инфракрасными лучами в материале возникают
перепады температур, под действием которых влага перемеща-
ется по направлению теплового потока внутрь материала. Кро-
ме того, влага частично испаряется с поверхности, в результате
чего происходит возрастание градиента влагосодержания VC/,
величина которого становится больше VI, и влага начинает пе-
ремещаться к наружной поверхности. Таким образом, градиент
температуры VT оказывает тормозящее действие иа перемеши-
вание влаги. Поэтому для материалов, у которых размер ча-
стиц больше глубины проникновения инфракрасных лучей, ре-
комендуется прерывистое облучение. В период прекращения по-
дачи ИКЛ температура на поверхности частиц материала па-
дает вследствие продолжающегося интенсивного испарения, тем-
пературный граднеит меняет свое направление (так как темпе-
ратура внутри частицы больше, чем иа поверхности), и влага
начинает перемещаться из центральных слоев к поверхностным
под действием обоих градиентов: температуры и влагосодержа-
ния.
По характеру излучателей инфракрасных лучей различают
термораднацноиные сушилки с электрическим и газовым обо-
420
гревом. Сушилки с электрическим обогревом компактны, просты
в обращении н эксплуатации, безынерционны. Однако высокий
расход электроэнергии и неравномерность сушкн ограничивают
нх применение.
Терморадиациоиные сушилки с газовыми панельными излу-
чателями более экономичны и обеспечивают более равномер-
ную сушку, чем сушилки с электрообогревом.
СУШКА ТОКАМИ ВЫСОКОЙ
и сверхвысокой частоты
Перспективным является теплоподвод с помощью поля элек-
трического тока высокой (10—25 мГц) и сверхвысокой (2450±
±50 или 915 мГц) частоты. Влажные материалы органическо-
го происхождения являются диэлектриками, обладают свойст-
вами полупроводников. В состав пищевых материалов входят
ионы электролитов, электроны, молекулы полярных и неполяр-
ных диэлектриков, молекулы воды, обладающие дипольными
моментами. В электромагнитном поле диполи располагаются
осью вдоль поля. Попадая в переменное электромагнитное поле,
онн совершают колебания, поворачиваются то в одну, то в дру-
гую сторону, стремясь следовать за полями.
При сушке органический материал помещают между обклад-
ками конденсатора, к которым подается ток высокой (ТВЧ)
н сверхвысокой (СВЧ) частоты Обкладки конденсатора имеют
противоположные заряды, поэтому электроны и ионы переме-
щаются внутри материала к той или иной обкладке. При смене
заряда иа обкладках они перемещаются в противоположных
направлениях, в результате чего неизбежно возникает трение
с выделением теплоты. Диполи несимметричной формы прихо-
дят в колебания, при этом возникает молекулярное трение и
выделяется теплота. Для полярных молекул, состоящих из упру-
гих диполей, помимо изменения ориентации возможны и сме-
шения одних молекул относительно других. Возникающий при
этом эффект деформации также сопровождается выделением
теплоты за счет трения. Энергия электромагнитных воли, затра-
чиваемая на продолжение этих трений, переходит в теплоту.
Под действием переменного электрического поля высокой
частоты происходит регулируемый нагрев материала. Вследст-
вие испарения влаги, тепломассообмена с окружающей средой
поверхностные слои материала обезвоживаются н теряют теп-
лоту. Поэтому температура и влажность материала внутри вы-
ше, чем снаружи. Возникают градиенты влагосодержания VL/
и температуры VT, под действием которых влага изнутри пере-
мещается к поверхности. При этом, в отличие от конвективной
сушки, направление обоих градиентов совпадает, что интенсифи-
цирует процесс сушки.
При сушке ТВЧ и ТСВЧ испарение происходит во всем
объеме тела, и внутри частицы возникает градиент давления
421
Др, ускоряющий перенос влаги. Изменяя напряженность поля»
можно плавно регулировать температуру материала при сушке.
Количество теплоты, выделяемой из 1 м3 материала, опреде-
ляется по формуле
Q = 0,556£avetgd 10“\
где Е— напряженность электрического поля, В/м; v — частота поля, Гц;
е — относительная диэлектрическая проницаемость материала; б —угол ди-
электрических потерь (он дополняет до 90° угол сдвига фаз между током
я напряжением в конденсаторе, между обкладками которого помещен ма-
териал).
Диэлектрическая проницаемость определяет способность пе-
рехода энергии электромагнитных воли в теплоту и представ-
ляет собой отношение емкости конденсатора, заполненного ор-
ганическим материалом, к емкости незаполненного конденсато-
ра. Диэлектрическая проницаемость определяет способность
материала реагировать на внешнее электромагнитное поле и за-
висит от физико-химических свойств, температуры и влагосо-
держання материала, от частоты н напряженности электричес-
кого поля.
Изменение диэлектрической проницаемости приводит к из-
менению режима работы высокочастотной установки. Диэлек-
трическая проницаемость воды уменьшается при увеличении
температуры: 0°С — 87,83; 10 — 83,86; 20 — 80,1; 25 — 78,26;
30 — 76,47; 40 — 73,02; 50 °C — 69,73. Диэлектрическая прони-
цаемость воздуха равна единице, льда при —12йС 3,2 и т.д. Ди-
электрическая проницаемость сухих веществ пищевых материа-
лов равна 2—3, т. е. значительно меньше, чем воды.
Чем меньше значение диэлектрической проницаемости, тем
на большую глубину материала проникают электромагнитные
колебания ТСВЧ.
Угол диэлектрических потерь 6 является мерой превращения
в теплоту энергии электромагнитного поля ТВЧ и ТСВЧ. С уве-
личением tg6 возрастает выделение теплоты при обработке ма-
териала ТВЧ и ТСВЧ.
Сушка ТВЧ н ТСВЧ основана иа различии диэлектрических
свойств воды н сухих веществ пищевых продуктов: влажный
материал значительно быстрее нагревается, чем сухой. В про-
цессе сушкн с применением ТВЧ н ТСВЧ температура более
влажных внутренних слоев выше, чем наружных, более обезво-
женных.
Преимущества сушки ТВЧ и ТСВЧ по сравнению с конвек-
тивной и контактной состоят в возможности регулирования и
поддержания определенной температуры материала, значитель-
ной интенсификации процесса обезвоживания, улучшении каче-
ства сушеных продуктов.
В последние годы сушка ТВЧ практически не используется
в промышленности нз-за низкого КПД ламповых и машинных
422
генераторов, больших затрат электроэнергии (от 2,5 до 5 кВт
на 1 кг влаги).
Применение ТСВЧ получает все большее распространение
а в сушильной технике. Современные генераторы ТСВЧ — маг-
нетроны и клистроны — имеют КПД от 55 до 70% и затраты
электроэнергии составляют 1,2 кВт на 1 кг испаренной влаги.
СУБЛИМАЦИОННАЯ СУШКА
Все большее развитие получает сушка пищевых продуктов
в замороженном состоянии в условиях глубокого вакуума.
Большой вклад в исследование этого метода внесли советские
ученые А. В. Лыков, А. А. Гухман, Э. И. Гуйго, Э. И. Каухче-
швнли. А. С. Гинзбург, Н. А. Воскресенский, В. Г. Поповский,
П. А. Новиков и др.
На рис. 136 изображена диаграмма состояния фаз для воды.
Три фазы воды: твердая, жидкая и парообразная — могут суще-
ствовать самостоятельно, а в точке 0 (тройной) одновременно
существуют все три фазы. Для воды тройная точка характери-
зуется параметрами: парциальное давление пара ро = 609,14Па,
температура 0,0098 °C. Сублимация — процесс сушки, происходя-
щий при состоянии веществ ниже тройной точки. При давле-
нии ниже 609,14 Па н температуре ниже 0°С (кривая ОВ)
влага находится в замороженном состоянии и при подаче теп-
лоты происходит испарение льда — сублимация (линия ЕЕ}.
При параметрах выше тройной точки (линия LM) при подаче
теплоты лед превращается в воду, а вода в пар.
Сублимационная сушка в атмосферных условиях применя-
лась в XVI—XVII вв. Ткани и кожи зимой замораживали и ос-
тавляли на снегу в течение нескольких дней. При этом проис-
ходила сублимационная сушка путем испарения льда. Прн суб-
лимационной сушке в атмосферных условиях температура ма-
териала ниже 0°C и давление насыщенного пара у поверхности
материала ниже 609,14 Па, но движущая сила процесса суш-
ки— разность парциальных давлений пара у поверхности ма-
териала н в окружающей среде — оч1
609,14 Па. Разность температур воз- i
духа и материала также очень ма-
ла. Отсюда малая интенсивность
сушки и большая продолжитель-
ность процесса.
Сублимационная сушка стано-
вится интенсивной только в услови-
ях глубокого вакуума при значи-
тельном подводе теплоты.
При сублимационной сушке от-
сутствует контакт материала с кис-
лородом воздуха. Основное количе-
ство влаги (75—90%) удаляется
Рис. 136. Диаграмма состоя-
ния фаз воды прн глубоком
вакууме:
/ — лсд; II — вода; 111 — пар
423
при сублимации льда при температуре продукта ниже О °C,
и только остаточная влага удаляется при 40—60 СС.
Продукты сублимационной сушки отличаются высоким ка-
чеством, сохраняют питательные вещества, обладают повышен-
ной восстанавливающей способностью, имеют незначительную
усадку, сохраняют цвет, имеют пористое строение. С точки зре-
ния сохранения качества продукта сублимационная сушка яв-
ляется наиболее совершенной нз всех способов сушки.
При сублимационной сушке происходит резкое увеличение
удельного объема пара Если при атмосферном давлении объем
1 кг пара составляет 1,72 м3, то при остаточном давлении
133 Па —1000 м3, а прн остаточном давлении 13,3 Па —10 000 м3,
т. е. объем, занимаемый 1 кг вторичного пара, в 1—10 млн. раз
больше объема 1 кг льда.
Первой технологической операцией при сублимационной
сушке является замораживание материала, которое осуществля-
ют в скороморозильных камерах или в сублиматоре (самозамо-
раживание пастообразных материалов и некоторых видов фрук-
тов и овощей).
В процессе постепенного увеличении вакуума материал ох-
лаждается и самозамораживается вследствие затраты теплоты
на интенсивное испарение. В этот период из материала испаря-
ется 10—15% всей влаги без подвода теплоты за счет выделе-
ния теплоты плавления льда при замерзаинн воды. Образова-
ние кристаллов льда происходит постепенно, путем углубления
зоны кристаллизации. Окончание самозаморажнваиия определя-
ют для каждого материала при достижении температуры в се-
редине частицы от —5 до —20°C. Продолжительность самоза-
мораживаиня составляет 10—15 мин. Прн повышении длитель-
ности этого процесса возможно образование слишком крупных
кристаллов льда, которые могут разрушить клетки ткани и тем
самым ухудшить качество продукта.
Предварительное замораживание проводят для жидких про-
дуктов во избежание вспенивания нх, а также для ряда куско-
вых материалов во избежание образования плотной корки, за-
медляющей последующую сушку. Замораживание проводят при
температуре, на несколько градусов ниже температуры субли-
мации, чтобы исключить оттаивание во время загрузки мате-
риала в сублиматор и создания вакуума.
Второй период сушки (сублимация) является периодом по-
стоянной скорости сушки материала. В этот период удаляется
основная масса влаги (60% и более), происходит сублимация
льда путем постепенного углубления зоны испарения. Чем боль-
ше влаги удаляется в этот период, тем лучше сохраняются свой-
ства сырья.
В периоде сублимации появляется температурный градиент
по толщине материала. По мере сублимации льда вначале по-
вышается температура поверхностного слоя, затем происходит
повышение температуры последующих слоев. После испарения
424
всего льда температура материала повышается и становится
выше нуля, приближаясь к температуре окружающей среды.
Продолжительность периода постоянной скорости сушки за-
висит от величины остаточного давления в сублиматоре, интен-
сивности подвода теплоты, температуры материала и поверхно-
сти конденсации, скорости удаления паровоздушной смеси. Ин-
тенсивность сушки в этом периоде приблизительно равна интен-
сивности испарения.
Третий период удаления остаточной влаги является перио-
дом убывающей скорости сушкн. К началу этого периода в ос-
новном заканчивается сублимация льда, и температура мате-
риала становится положительной. В этот период удаляется свя-
занная влага, не замерзшая в материале. Скорость сушки зави-
сит от интенсивности подвода теплоты в углубленную зону испа-
рения и удаления пара нз зоны испарения через высохшие слои
к поверхности материала. На интенсивность испарения влияют
структура, пористость высушенного материала, форма, размер
частиц материала и др. Скорость сушкн постепенно уменьшает-
ся, а температура материала постепенно увеличивается до тем-
пературы окружающей среды. В этот период удаляется 10—
20% всей влаги.
Температура поверхности конденсаторов должна быть на
10—15°C ниже температуры замораживания материалов, чтобы
обеспечить достаточную разность давлений для быстрого уда-
ления сублимированного пара.
В качестве теплоносителей при сублимационной сушке про-
дуктов применяют воду, трнхлроэтилеи, этиленгликоль и другие
агенты с температурой не выше 40—70°C.
В последние годы в лабораторных исследованиях стали при-
менять интенсивный теплоподвод прн помощи инфракрасных лу-
чей с длиной волны 0,8—1,5 мкм н токов сверхвысокой часто-
ты 10е—1010 Гц. При применении токов высокой частоты проис-
ходит селективное поглощение теплоты льдом. При интенсив-
ных способах подвода теплоты продолжительность сублимаци-
онной сушки сокращается в несколько раз.
Существует несколько схем удаления пара и поддержания-
вакуума в сублиматоре.
1.	Применение твердых поверхностно-активных адсорбентов:
гипса, силикагеля, хлорида кальция, диоксида фосфора, цеоли-
та. Эта схема применяется только в лабораторных установках,
так как после каждого цикла сушки нужно менять адсорбенты
с последующей регенерацией их прокаливанием.
Рис. 137. Схема сублимационной су-
шильной установки:
/ — форвакуумный масляный насос для
создании предварительного вакуума; 2 —
сублиматор; 3 — десублвматор (конденса-
тор — высолажвватель); 4 — газобалласт-
ый масляный вакуумный насос
425
2.	Применение жидких абсорбентов — растворов солей: хло-
рида кальция, бромида лития, этиленгликоля и др. Растворы,
предварительно охлажденные в специальной установке до
—254—30°C» в распыленном состоянии соприкасаются с вод-
ным паром, абсорбируя его. Последующие регенерация и ох-
лаждение растворов осуществляются в другом сосуде. Эта схе-
ма пока ие нашла широкого применения нз-за сложности реге-
нерации и токсичности абсорбентов.
3.	Применение 4—5-ступенчатого пароэжекторного насоса
с конденсатором. В пароэжекторном блоке происходит постепен-
ное сжатие водяного пара до атмосферного давления. Одновре-
менно со сжатием между ступенями эжектора происходит кон-
денсация водяного пара в промежуточных конденсаторах. Недо-
статком многоступенчатых пароэжекторных насосов являются
большие энергетические затраты: на удаление из сублиматора
1 кг пара расходуется 10 кг пара давлением 0,8—1,0 МН/ма
и 800 кг холодной воды.
4.	Использование конденсационной системы, включающей
конденсаторы-вы мор аживател и и вакуум-насосы для удаления
неконденсирующихся газов (рнс. 137). Давление в конденсато-
ре меньше, чем в сублиматоре н в тройной точке, и вторичные
пары конденсируются в нем в лед, минуя жидкую фазу. Конст-
рукция конденсатора ОПВСУ-01, предложенная Э. И. Гуйго
и Э. И. Каухчешвилн, предусматривает намораживание льда иа
наружной трубчатой поверхности конденсатора, в трубках кото-
рого циркулирует кипящий аммиак или фреон. Трубчатые сек-
ции расположены перпендикулярно направлению движения во-
дяного пара и включаются последовательно, начиная с самой
удаленной. Это обеспечивает максимальное использование
объема конденсатора и непрерывную работу его в течение
16—18 ч.
Освобождение от льда лучше всего производить путем ча-
стичного подтаивания слоя н сброса льда в сборник, что умень-
шает расходы теплоты по сравнению с ранее применяемым пол-
ным плавлением льда.
Неконденснруемые газы ротационными масляными вакуум-
насосами сжимаются до атмосферного давления и выбрасыва-
ются в окружающее пространство. Для предохранения от кон-
денсации водяного пара н загрязнения масла в процессе работы
сублимационной установки применяются газобалластиые ваку-
ум-насосы, в которые постоянно вводится воздух (балластный
газ), а пары нз них выталкиваются без конденсации.
В последние годы широкое распространение получили двух-
роторные вакуум-иасосы, превосходящие газобалластные по
©сем показателям.
ГЛАВА 15
ОСОБЕННОСТИ КОНСЕРВИРОВАНИЯ
ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
С ПОМОЩЬЮ ХОЛОДА
Консервирование пищевых продуктов с помощью понижен-
ных температур известно давно н используется достаточно ши-
роко. Так, чтобы сохранить мясо, овощи, фрукты н другие пи-
щевые материалы как до переработки в промышленных усло-
виях, так н до употребления в домашнем хозяйстве, их замо-
раживают и хранят при пониженной температуре, предотвра-
щая нх размораживание.
ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА КАЧЕСТВО
ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ. КОНСЕРВИРОВАННЫХ
МЕТОДОМ ОХЛАЖДЕНИЯ
Температура оказывает влияние на метаболическую актив-
ность мнкрорганнзмов и живых тканей, на химические реакции
и потерю влаги. В диапазоне от 3 до 10 °C рост патогенных
микроорганизмов замедляется, а прн температуре ниже 3°С
останавливается, рост мезофильных и термофильных микроор-
ганизмов сильно задерживается. Только психрофнльные микро-
организмы хорошо развиваются в диапазоне между 0 и ми-
нус 15 °C, но медленнее, чем прн минус 15—45 °C. ВЬе это яв-
ляется причиной сильного торможения процессов микробиологи-
ческой порчн продуктов, консервированных охлаждением.
Ухудшение качества также замедляется в результате замед-
ления дыхания плодов и овощей. Метод охлаждения дает воз-
можность контролировать скорость созревания плодов Процесс
их созревания прекращается при температуре ниже 4 °C, а для
плодов, подвергшихся повреждению низкими температурами,
эта температура выше. Прн температуре около 5°C процесс
созревания может прекратиться, если плоды не впадают в со-
стояние климактерии. Чем ниже температура, тем лучше сохра-
няется витамин С.
О большом влиянии температуры свидетельствует тот факт,
что иногда незначительные ее колебания приводят к быстрым
и значительным изменениям (ухудшению) качества продукта.
Так, например, при температуре от —1 до —2 °C рыба треска
сохраняется в течение 22—29 дней, а прн 0°С — лишь 13 дней.
427
Прн —2 °C срок хранения мяса птнц можно продлить на 12 дней
по сравнению с хранением при О °C. Груши сорта Вильямс при
—1,5 °C сохраняются 12 недель, при —1 °C—10 недель, при
—0,5 °C — 9 недель, при 0°С — 7,5 недель, а при 4-1 °C— 6 не-
дель. Следовательно, строгий контроль за температурой явля-
ется обязательным условием продления срока хранения и сни-
жения потери части пищевой ценности продукта.
В процессе охлаждения продукта при температуре, предпи-
санной технологической инструкцией, не следует допускать
быстрого понижения температуры. Так, например, у персиков
при быстром охлаждении консистенция мякоти становится во-
локнистой, а не сочной, т. е. ухудшается их качество.
Кроме того, не надо стремиться к достижению точки замер-
зания нлн температуры, очень близкой к ней. Это вызвало бы
специфические повреждения некоторых продуктов — так назы-
ваемое укорочение мышц мяса, повреждение тканей плодов и
овощей и др. В отношении мяса это явление наблюдается очень
часто, особенно если мясо (красное) не прошло этапа окочене-
ния. Мясо при этом становится более грубым.
Плоды и овощи, охлажденные прн температуре ниже необ-
ходимой. претерпевают повреждения в зависимости от вида
и сорта — побурение на поверхности и внутри, потерю способ-
ности созревания прн обычной температуре, интенсификацию
дыхаиня у яблок н др. Необходимо соблюдать предписанные
температуры.
Для холодильного хранения некоторых продуктов рекомен-
дуются следующие температуры (в °C):
Животные продукты — мясо млекопитающих,
птнц и рыбы .	.	.	.	. Чуть выше тем-
пературы за-
мерзании
Плоды — некоторые сорта яблок, абрикосов,
ягод (земляники, малины, смородины и др.),
желтые лимоны, мандарины, апельсины (сорт
Флорида), персики, груши, сливы
Овощи — спаржа, столовая свекла, капуста
поздняя, брюссельская капуста, морковь,
цветная капуста, сельдерей, сахарная кукуру-
за, зеленый горошек, шпинат, редиска
Молоко свежее пастеризованное, яйца целые
Некоторые сорта яблок, дыни, апельсины
(без сорта Флорида), ананасы .	.	. От 2 до 7
Овощи ранние
Авокадо, бананы, грепфруты, зеленые лимо-
ны, манго, ананасы, зеленые томаты .	Выше 7
Стручкован фасоль, огурцы, картофель позд-
ний, сладкий
Для некоторых плодов н овощей, повреждаемых под дейст-
вием низких температур в процессе хранения, характерны сле-
дующие критические температуры (в °C): яблоки — 2—3; бана-
428
вы зрелые и зеленые—12—13; стручковая фасоль — 7; сморо-
дина— 2; огурцы, баклажаны — 7; грейпфруты — 10; лимоны —
14; манго—10—13; дыни сорта Медовая роса — 7—14; арбу-
зы— 4; бамия — 7; маслины свежие — 7; апельсины — 3.
Чтобы наступило повреждение при соответствующей темпе-
ратуре, требуется и определенное время выдержки при этой
температуре. Развитие симптомов повреждения наступает для
бананов через 12 ч, для цитрусовых — через 2—3 мес. Самое
большое повреждение наступает при наиболее низкой темпера-
туре, при которой еще не происходит замерзания плодов и ово-
щей. Однако чем ниже температура, тем медленнее проявляются
повреждения. Например, в опытах с грейпфрутами установлено,
что прн 7,5 °C повреждение проявляется через 25 дней, прн
5°C — через 33 дня, а прн —0,5 °C — через 52 дня. Если кон-
центрация СО2 и О2 в атмосфере холодильной камеры перемен-
ная, то повреждения под действием субкритических температур
хранения больше.
Установлен следующий приблизительный срок холодильного
хранения пищевых продуктов:
Животные ткани — рыба, птицы, мясо мле-
копитающих, за исключением говядины
Говядина ..........
Плоды—абрикосы, бананы, ягоды (зем-
ляника, малина, смородина н др.), тома-
ты зрелые .	.......................
Авокадо, грейпфруты, желтые лимоны,
мандарины, персики» сливы, томаты (зре-
лые и зеленые).........................
Яблоки, апельсины .......
Овощи — спаржа, стручковая фасоль, са-
харная кукуруза, огурцы, зеленый горо-
шек, шпинат .	.	.................
Салат, картофель ранний, редиска, сель-
дерей, зеленые лимоны, апельсины .
Столовая свекла, капуста, морковь, карто-
фель поздний, картофель сладкий .
Яйца целые.............................
Меньше 2 недель
2—6 недель
Меньше 2 недель
2—6 недель
1—4 мес
Меньше 2 недель
2—6 недель
1—4 мес
1—4 мес
Влияние оказывает и скорость потерн воды при хранении
в результате испареиня.
Для того чтобы добиться максимального удлинения срока
хранения продуктов, необходим строгий контроль за влажно-
стью воздуха в камерах хранения. Повышенная влажность спо-
собствует быстрой порче микроорганизмами и большому растре-
скиванию некоторых плодов (яблок, слив). Низкая влажность
изменяет в нежелательном направлении вид поверхности жи-
вотных тканей, увядаине и образование морщинок на поверх-
ности плодов и овощей, вызывает повышение потерь массы при
хранении. Сильное понижение содержания влаги в плодах и
овощах ухудшает их товарный вид.
429
Для холодильного хранения некоторых пищевых продуктов
оптимальной является следующая относительная влажность
(в %):
Масло, кокосовые орехи, смоква, сыр, сушеные
плоды, целые яйца, чеснок, орехи, сухой репча-
тый лук, хмель.................................... Более	85
Животные ткани — птицы, мясо млекопитающих,
яа исключением телятины ....	,	85—°0
Телятина, рыба ......................... 90—95
Плоды — бананы (желтые), цитрусовые, дыни, перси-
ки, ананасы, сливы, мандарины, томаты	85—90
Яблоки (90%), зеленые бананы, ягоды (земляника,
малина, смородина и др.), груши ....	90—95
Овощи — картофель ранний, картофель сладкий	85—90
Стручковая фасоль, сахарная кукуруза, листовые ово-
щи, зеленый горошек, картофель поздний, корнеплод-
ные	. .	.... 90—95
Уровень относительной влажности воздуха в холодильных ка-
мерах определяется разницей между температурой воздуха
в камере и температурой охлаждающих воздух змеевиков. Что-
бы поддерживать высокую влажность, эта разность должна
быть порядка 0,5—1 °C. Это возможно в том случае, когда ох-
лаждающая поверхность большая и дебит проходящего воздуха
тоже большой.
Оптимальная скорость циркуляции воздуха гарантирует рав-
номерность температуры во всем объеме холодильной камеры,
равномерность газового состава воздушной среды н быстрое
охлаждение продукта, если он поступает с более высокой тем-
пературой в камеры. Для этой цели необходимо достаточное
расстояние между стенами и продуктом, а также между отдель-
ными штабелями. Быстрая циркуляция может привести к боль-
шему высыханию продукта, но это частично можно компенсиро-
вать корректировкой относительной влажности.
Циркуляцию воздуха можно сочетать с его очисткой от не-
желательных ароматических веществ. Это можно сделать путем
вентиляции илн пропусканием воздуха через слой активного
угля
Ультрафиолетовый свет подавляет жизнедеятельность бак-
терий н плесеней на поверхности мяса. Он, однако, ускоряет
окислительные реакции, особенно в жирах, в результате чего
появляется посторонний запах. Для плодов, овощей, масла,
сыра, сала и других продуктов его применение не рекомен-
дуется.
Для некоторых плодов (лимонов, папайи, персиков, слив
и мандаринов) считается полезным предварительное погруже-
ние нх в воду с температурой 46—54 °C на 1—4 мин с целью
снижения микробиальной обсемененности.
Огурцы, зеленые томаты и некоторые корнеплоды можно
покрывать парафином, чтобы улучшить нх вид н уменьшить ис-
парение влаги.
430
Изменяя соотношение СО2:О2 в атмосфере холодильных ка-
мер, можно уменьшить скорость аэробного дыхания плодов и
овощей, замедлить рост микроорганизмов и в известной степени
ингибировать окислительные реакции. Если понизить концент-
рацию кислорода в яблоках от 20 до 10% и ниже, скорость
дыхания уменьшится независимо от того, есть пли нет СО2.
Если концентрация СО2 повышается от 0,03%, которая являет-
ся нормальной, до 10%, скорость дыхания уменьшается, даже
при наличии кислорода. Уменьшение концентрации кислорода
должно происходить очень медленно, потому что в противном
случае повредилась бы ткань плодов н овощей вследствие на-
копления спирта и токсинов при быстро достигнутом анаэроб-
ном дыхании. Предельная концентрация кислорода, гаранти-
рующая нормальное анаэробное дыхание, зависит от темпера-
туры хранения (чем выше температура, тем выше концентра-
ция), вида продукта, проницаемости кислорода в ткани продук-
та и т.д. Например, для яблок сорта Кокс Ориндж Пепин, со-
храняемых прн 3,5°C, предельная концентрация кислорода, га-
рантирующая анаэробное дыхание, составляет 1,8%; для
спаржи —1,2% при 10°С и 2,3% при 20°С; для шпината —
меньше 1% при 20 °C; для моркови н гороха — 4% прн 20 °C.
Большой избыток СОа подавляет метаболическую активность
(как анаэробную, так и аэробную), часто ухудшает качество,
замедляет климактерий, вызывает изменения аромата и т.д.
Если содержание СО2 больше 10%, замедляется рост микро-
организмов, находящихся на поверхности продуктов. Прн этом
влияние оказывают следующие факторы: температура (чем ни-
же температура, тем больше эффект действия СО2), количество-
микроорганизмов, время воздействия СО2.
Для продления срока хранения продуктов и улучшения ка-
чества в некоторых случаях применяются химические вещест-
ва: диоксид серы, метнл бромид, дифенил, этилен, фенил карбо-
наты, пары нонилового спирта и другие антиоксиданты, озон.
Применение химических веществ требует осторожности, чтобы
избежать окисления некоторых лабильных веществ, находящих-
ся в самих продуктах.
Для хранения охлажденных пищевых продуктов необходимо
так подбирать их ассортимент, чтобы продукты, которые будут
сохраняться в одной камере, не приобретали посторонний аро-
мат, им несвойственный.
ПРОЦЕССЫ, протекающие в пищевых продуктах
ПРИ ХРАНЕНИИ ИХ В ОХЛАЖДЕННОМ СОСТОЯНИИ
Плоды и овощи, закладываемые иа хранение, требуют тща-
тельной сортировки, гарантирующей хранение в холодильных
камерах только неповрежденных механически и не обсеменен-
ных микроорганизмами плодов и овощей. Следует учитывать
годность данного сорта к хранению. Сорта с разными сроками
431
созревания не следует сохранять вместе. Залы перед загрузкой
надо хорошо очистить н продезинфицировать.
Для живых растительных тканей характерно то, что после
отрыва от материнского растения в них протекает аэробное
дыхание, в котором главным образом участвуют углеводы и
органические кислоты и которое сопряжено с выделением диок-
сида углерода, воды, теплоты и некоторых летучих веществ.
Следовательно, основная задача при хранении охлажденных
плодов и овощей—свести к минимуму скорость аэробного ды-
хания, не допуская гибели тканей. При решении этой проблемы
следует иметь в виду, что различные виды и сорта плодов и
овощей характеризуются различной активностью аэробного ды-
хания, следовательно, онн будут выделять различное количест-
во теплоты, которое охлаждающая среда должна компенсиро-
вать. Кроме того, более быстрое дыхание означает более быст
рое ухудшение качества.
В то же время интенсивность дыхания неравномерна для
данного вида и сорта. Так, например, плоды в состоянии кли-
мактерия имеют повышенную скорость дыхания, а в период до
и после этого состояния скорость нх дыхания меньше. Обычно
климактерий совпадает с оптимальной зрелостью плодов. В не-
которых плодах в зависимости от нх степени зрелости и усло-
вий, прн которых они хранятся, климактерий может не насту-
пить, а в овощах он вообще не появляется.
Самое медленное дыхание наблюдается у яблок, капусты,
грейпфрутов, винограда, лимонов, зрелого лука, апельсинов,
слив, персиков, картофеля и томатов. На втором месте по ин-
тенсивности— яблоки с желтой поверхностью, морковь, цветная
капуста, сельдерей, вишня, сладкий картофель, шпинат, ягоды.
Наиболее активно дыхание у спаржи, стручковой фасоли, го-
роха, бамии, сахарной кукурузы.
Климактерий ярче всего выражен у яблок, абрикосов, перси-
ков, слив, томатов, бананов, папайи, манго н др. Он вообще не
наблюдается у черешни, огурцов, винограда, грейпфрутов, ли-
монов, дынь, апельсинов и ягод. У них и у всех овощей актив-
ность дыхания постепенно понижается с удлинением срока хра-
нения.
Для овощей характерным является резкое уменьшение ско-
рости дыхания в начале хранения, а затем постепенное умень-
шение скорости, как это происходит с плодами, которые не ис-
пытывают состояния климактерия.
Мясо, хранящееся при пониженных температурах, также
анаэробно дышит. Убой животного прерывает естествен-
ную устойчивость тканей и органов к процессам микробных
и биохимических повреждений, прекращается доступ кислорода
из-за остановки циркуляции крови. Вот почему вместо аэробно-
го дыхания, прн котором в результате взаимодействия между
глюкозой и кислородом выделяются СОг, вода и тепловая
энергия, начинается анаэробное дыхание тканей. При этом ды-
432
ханип из гликогена получается глюкоза, которая превращается
в моточную кислоту. В результате этого изменения в характере
дыхания нормальное, физиологическое значение р Н (около 7,0)
понижается до 5,1—6,5 в зависимости ог вида ткани, со-
стояния животного перед убоем, условий получения мяса н т.д.
Через определенный период времени наступает так называемое
окоченение мяса в результате снижения содержания аде-
нозннтрифосфорной кислоты (АТФ) в мышечных тканях.
Уменьшение АТФ и снижение pH — основные причины пониже-
ния водоудерживающей способности мяса. Умерен-
ное снижение pH, которого можно достичь путем понижения
температуры, с тем чтобы замедлить процессы, ведущие к на-
коплению молочной кислоты, позволяет задержать на более
высоком уровне водоудержнвающую способность мяса н лучше
сохранить его цвет. Этим достигается и задержка развития и
роста микроорганизмов. Обычно после того как охлаждение
охватило весь объем мяса, процесс снижения pH почти прек-
ращается.
Хранение мяса при низких температурах после выхода его
нз состояния окоченения ведет к улучшению консистенции мус-
кулатуры в результате автолиза и к улучшению его водо-
удержнвающей способности, имеющей значение для производ-
ства мясных продуктов и консервирования мяса термической
стерилизацией.
Молоко, молочные продукты, готовая пища лишены физио-
логической активности (за исключением яиц). Вот почему их
режим хранения в известном смысле упрощен: применяется ох-
лаждение до температуры» чуть выше температуры замерзания.
Важное условие—поддерживать высокий уровень санитарного
состояния продукта до и во время его хранения в охлажденном
состоянии.
ЗАМОРАЖИВАНИЕ
Процесс кристаллизации состоит из двух этапов — зарожде-
ния кристаллов и их роста. Зарождение кристаллов происходит
прн упорядочении группы молекул воды и сохранении этой
структуры, которая затем начинает укрупняться путем вовлече-
ния в иее все новых молекул воды. Скорость этих двух этапов
н характеристику полученной кристаллической системы можно
контролировать.
Особенно сложен первый этап — формирование первоначаль-
ных ядер кристаллов, так как необходимо, чтобы сформирова-
лась кристаллическая решетка и образовался миникристалл,
который был бы в равиовесни с жидкой фазой. Затруднение
связано с подвижностью молекул воды. Вот почему при пони-
жении температуры перед началом кристаллообразования про-
цесс проходит через так называемую стадию переохлаждения:
если температура появления первых кристаллов около —2,5°C,
Ж—433
то при понижении температуры данного раствора она достигает
значения ниже —25°C без формирования кристаллов льда.
Этот процесс переохлаждения, однако, ие оказывает влияния
на качество замороженных продуктов, в отличие от процесса
кристаллообразования.
Существует 2 типа формирования кристаллов льда — гомо-
генный и гетерогенный. Первый характерен для чистой воды и
не имеет практического значения, так как применительно к про-
дуктам и микроорганизмам речь идет о замораживании слож-
ных растворов.
Гетерогенное, илн называемое еще каталитическим, форми-
рование ядер кристаллов льда характерно для пищевых про-
дуктов и живых систем. Оно состоит в формировании ядер по
соседству с растворенными в них частицами, в формировании
поверхностного кристаллического слоя на этих частицах или на
стенах сосуда, в котором находится раствор, который будет
подвергаться замораживанию. В этих случаях переохлаждение
происходит в значительно меньшей мере.
Когда начинается кристаллизация, дальнейшее понижение
температуры ведет к непрерывному повышению скорости кри-
сталл ообразовання. Молекулы воды нз жидкой фазы прикреп-
ляются к сформированным ядрам кристаллов, и таким спосо-
бом осуществляется процесс роста кристаллов. Молекулы воды
с термодинамической точки зрения предпочитают этот процесс
процессу формирования новых ядер кристаллообразования.
Скорость кристаллообразования в растворе определяется ско-
ростью массо- и теплообмена. В процессе кристаллизации мо-
лекулы воды движутся от жидкой фазы к стабильному состоя-
нию на поверхности кристалла, а молекулы растворенных ве-
ществ диффундируют в обратном направлении. Так как моле-
кулы воды мелкие, легко подвижные н нх много, они не могут
играть решающей роли в скорости роста кристаллов льда. Это
может произойти в конце процесса замораживания, когда вяз-
кость среды большая, молекул воды мало и нх подвижность
понизилась нз-за низкой температуры.
Принято считать, что лимитирующую роль в скорости кри-
сталл ообразовання и роста кристаллов играет перенос теплоты.
Это легко понять, если иметь в виду большую скрытую теплоту
кристаллообразования. Кроме того, в пищевых продуктах теп-
лообмен осуществляется прежде всего путем теплопроводности,
а не путем конвекции. Скорость роста кристаллов будет увели-
чиваться с увеличением скорости отнятия теплоты.
Связывая механизм роста кристаллов в зависимости от теп-
лообмена с механизмом образования ядер кристаллов при пе-
реохлаждении растворов» можно сделать вывод о том, что при
быстром охлаждении образуется много ядер и соответственно
много мелких кристаллов, а прн медленном охлаждении — мало
ядер, но кристаллы крупные.
Безусловно, на этот процесс оказывают влияние и другие
434
факторы. Например, в мясе рыбы, которая перед заморажива-
нием не достигла состояния окоченения, размеры кристаллов
будут отличаться от размеров кристаллов в мясе, прошедшем
эту стадию, при одной и той же скорости замораживания.
Рекристаллизация — другое явление, характерное для этого
метода консервирования. Она является результатом нестабиль-
ного состояния сформированных кристаллов. Из-за этого кри-
сталлы подвергаются метаморфическим изменениям, известным
под общим названием рекристаллизации, которая включает
любое изменение в количестве, размере, форме, ориентации
и т. Д Рекристаллизация наблюдается во многих пищевых про-
дуктах и во льду, полученном из чистой воды. Ее скорость за-
висит от вида продукта и температуры. С понижением темпера-
туры скорость рекристаллизации уменьшается. Наличие раство-
ренных веществ тоже понижает скорость рекристаллизации.
Вот почему рекристаллизация в чистом льде протекает при
—96 °C, а в тканях— при —18 °C.
В соответствии со вторым законом термодинамики рекри-
сталлизация— результат стремления системы достичь состоя-
ния равновесия, прн котором свободная энергия минимальна и
наступило выравнивание химического потенциала между всеми
наличными фазами в системе. Свободная энергия уменьшается
выравниванием размера н формы реальных кристаллов.
Основной механизм рекристаллизации в пищевых продуктах
основывается на флуктуации температуры, что является причи-
ной миграции водяных паров с поверхности кристаллов, имею-
щих более высокую температуру, к поверхности кристаллов
с низкой температурой. Рекристаллизацию можно уменьшить
поддержанием возможно более низкой и более постоянной тем-
пературы в камерах хранения замороженных продуктов.
Значение для качества готовой продукции, а также для ги-
бельного воздействия замораживания на микроорганизмы имеет
локализация кристаллов льда в тканях н клеточных субстан-
циях. Медленное замораживание (скорость охлаждения
1 сС/мнн) растительных и животных тканей, клеточных суспен-
зий (микроорганизмов, красных и белых кровяных телец
и т. д.), как правило, является причиной протекания внеклеточ-
ной кристаллизации. Это явление наблюдается и при медлен-
ном замораживании мяса трески перед наступлением окочене-
ния и при повторно замороженной мускулатуре. Внеклеточное
кристаллообразование характеризуется формированием боль-
ших кристаллов, большой диссоциацией воды.
Когда охлаждение происходит очень быстро (заморажива-
ние при низкой температуре), кристаллы внутри и вне клеток
распределены очень равномерно. Чем больше размеры замора-
живаемых клеток, тем выше должна быть скорость охлажде-
ния, чтобы кристаллы внутри н вне клеток распределились рав-
номерно. Равномерное распределение кристаллов обеспечивает
более высокое качество продукта.
26е	435
Рнс. 138. Кривая заморажива-
ния
дой. Это состояние, когда
Характерно, что даже н при наи-
более высоких скоростях охлажде-
ния кристаллизация начинается в
первую очередь в межклеточных
пространствах.
В результате постепенного и не-
прерывного замораживания воды в
тканях постоянно повышается кон-
центрация растворенных компонен-
тов в незамерзшей воде. В опреде-
ленный момент, характерный для
каждого компонента, наступает кон-
центрация насыщения, и он начина-
ет кристаллизоваться вместе с во-
кристаллнзуются вода н данный ком-
понент и существует равновесие между кристаллизовавшимися
компонентом и водой, известно под названием эвтектической,
или криогидратной, точки. Каждое растворенное вещество име-
ет такую характерную точку: СаС12 — 55°C; К2СО3 — 36,5;
NaCl — 21,3; сахароза — 14; глюкоза — 5; Na2CO3 — 2,1; фосфа-
ты натрия и калия от —0,5 до —17,2 °C.
Максимальное количество льда образуется, когда достигает-
ся самая низкая эвтектическая точка, т. е. температура, прн ко-
торой последняя субстанция переходит в эвтектическое состоя-
ние («конечная эвтектическая температура»). Для мороженого
и белка яйца эта конечная температура составляет —55°C,
для мяса она колеблется между —50 н —60 °C, для хлеба —
около —70°C. Следовательно, при используемой в настоящее
время технологии все замороженные пищевые продукты имеют
известное количество незамерзшей воды, которая может быть
заморожена, если температура будет понижена до определен-
ного уровня, характерного для каждого продукта.
На рис. 138 показана типичная кривая замораживания раз-
личных пищевых продуктов прн различных скоростях замора-
живания. Кривая I относится к медленно замороженному про-
дукту. Сектор А—S соответствует охлаждению продукта до мо-
мента, прн котором еще не образовались кристаллы льда. Точ-
ка S соответствует переохлаждению продукта, которая обычно
на 10°C ниже точки замерзания. Она, однако, не всегда появ-
ляется и зависит от времени измерения, места расположения
термопары, чувствительности прибора, измеряющего температу-
ру, и других факторов. В точке S начинается кристаллизация,
или замораживание. Выделенная теплота кристаллизации —
причина повышения температуры продукта до точки В. Сектор
В—С соответствует периоду, прн котором замерзает основная
чвсть влаги, находящейся в продукте. Наклон кривой нерезкий,
так как выделяющаяся теплота кристаллизации льда слабо от-
водится из-за медленного теплообмена. После точки С замер-
зает мало воды, выделяется мало теплоты и поэтому темпера-
436
Таблица 43
Продукт	Влажность. %	Степень вымораживания воды (в %) при температуре. *С					
		0	| -2 | -5		-10	-я |	—30
Мясо	74,5	0	48	74	83	88	89
Рыба	83,6	0	55,6	79,6	86,7	90,6	92
Яичный белок	86,5	0	75	87	92	93	94
Яичный меланж	50	0	67	79	85	87	89
тура продукта понижается. Но и после точки С в продукте все
еще остается вода, которую можно заморозить, если понизить
температуру, но это экономически невыгодно.
Процент вымороженной воды зависит от температуры н про-
дукта В мороженом, содержащем 12,5% жиров, 15% сахара,
0.3% стабилизаторов. 10,5% сухого вещества нз сыворотки н
61,7% воды прн —2,5°C не происходит формирования кристал-
лов, при—3,1 °C замерзает 20% воды, прн 3,5°C — 30%, при
—4,2 °C — 40%, при —5,2 °C — 50%, при —6,8 °C — 60%, при
—9,5°С — 70%, при — 14,9°С — 80%, а при — 30.2°С — 90%.
В мясе, которое содержит мало жиров, в рыбе треске, яич-
ных белках, смесн белков н желтков (яичном меланже) степень
вымораживания воды зависит от влажности н температуры
(табл. 43).
ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА ЗАМОРАЖИВАНИЯ
ОТДЕЛЬНЫХ ВИДОВ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
Подготовка пищевых продуктов к замораживанию—первый
этап технологического процесса. Проведение его зависит от ви-
да сырья.
Плоды н овощи перед замораживанием моют, сортируют,
режут, чистят, бланшируют, затаривают, охлаждают и т.д. в за-
висимости от сырья и ассортимента. Обязательно контролиро-
вание их ферментативной активности, чтобы избежать нежела-
тельного изменения аромата, цвета, консистенции и пищевой
ценности.
Инактивнрование ферментов осуществляется обработкой па-
ром или водой при температуре 80—100°C в течение несколь-
ких минут. Каждому виду сырья соответствует характерный
режим. Фермент полифенолокендаза стоек при нормальной
бланшнровке, но если продлить время бланшнровки, сырье раз-
варивается. Наличие фермента в сырье приводит к фермента-
тивному побурению. Для ингибирования фермента используют-
ся и химические средства: диоксид серы, сульфиты калия н
натрия, лимонная и винная кислоты (снижают pH оптимума
действия фермента), аскорбиновая кислота, изоаскорбиновая
Кислота, сахароза и сахарный сироп (предохраняет плоды от
437
доступа кислорода), раствор хлорида натрия (1—3%), в кото-
рый плоды погружают после резки, и др.
Для затвердевания мягких яблок перед замораживанием ре-
комендуется нх погружение в раствор хлорида кальция, чтобы
образовались солевые связи между двухвалентными ионами
кальция н негативно нагруженными полимерами пектиновых
веществ.
На качество и внешний вид рыбы влияют ее вид, размер,
состав, состояние окоченения, задержка до момента заморажи-
вания н др. Необходимо гарантировать высокий санитарно-ги-
гиенический уровень всего процесса. С этой точки зрения рыбу
нужно сразу охладить до температуры около О °C и немедлен-
но подготовлять к замораживанию. Чтобы получить продукт
высокого качества, состояние окоченения должно закончиться
перед замораживанием. Филе из рыбы можно замораживать
перед наступлением окоченения, но чтобы избежать сжатия
мышц во время замораживания, процесс счедует проводить
медленно. Замораживание в состоянии окоченения проводить
нежелательно. Целую рыбу можно замораживать перед наступ-
лением окоченения, но не во время его.
Для уменьшения окислительных процессов необходимо
уменьшить доступ кислорода использованием вакуум-упаковок;
ввести азот в упаковки илн покрыть рыбу предохранительными
слоями; избегать загрязнения тяжелыми металлами, катализи-
рующими окисление; прибавлять антиоксиданты и синергисты
антиоксидантов; избегать облучения, в том числе дневным све-
том; использовать очень низкие температуры хранения или хра-
нение на более короткий период.
Технологические процессы до момента замораживания мяса
птицы не должны стимулировать протекания гликолиза, кото-
рый приводит к сжатию мышц, из-за чего увеличивается твер-
дость мяса. Для уменьшения развития микроорганизмов очи-
щенные тушки птиц следует сразу охладить до температуры
ниже 10°C. Это достигается быстрым их погружением в воду,
содержащую лед. При этом влага не теряется (в отличие от
охлаждения воздухом).
Упаковка охлажденных тушек в пленочные материалы име-
ет целью снизить потери в результате испарения к окисления
во время хранения.
Мясо млекопитающих охлаждают до 10—20°C, выдержива-
ют минимум 20 ч, чтобы гарантировать протекание гликолиза.
Этим достигается и замедление роста микроорганизмов, а так-
же уменьшение сжатия мышц и соответственно снижение жест-
кости мяса. Если мясо не прошло состояния окоченения и тем-
пература его ниже 10°C, получается так называемое «холодное
укорочение» мышц. При 0°С гликолиз протекает относительно
быстро, но получается сильное укорочение мышц и понижается
водоудерживающая способность мяса. Если мясо будет исполь-
зоваться для производства колбас, его лучше заморозить перед
438
наступлением окоченения. Гликолиз при хранении мяса в замо-
роженном состоянии не произойдет, а при замораживании мяса
его можно избежать. Это даст возможность сохранить высокое
значение pH мяса и большую его водоудержнвающую способ-
ность.
Для некоторых целей необходимо, чтобы мясо созрело перед
замораживанием. Это достигается путем хранения его в охлаж-
денном состоянии в течение нескольких дней, что позволяет
улучшить аромат, консистенцию, сочность и водоудержнваю-
щую способность мяса.
Иногда перед замораживанием применяется обработка мя-
са протеолитическими ферментами и ферментом папаином. Та-
кую обработку можно осуществить путем внутреннего впрыски-
вания перед убоем животного, погружения мяса в раствор фер-
мента, опрыскивания илн впрыскивания после убоя.
Чтобы избежать изменений в процессе хранения мяса кус-
ками, рекомендуется его упаковка в полиэтиленовые мешочки,
создание вакуума или введение в упаковки инертного газа.
СПОСОБЫ ЗАМОРАЖИВАНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
Для замораживания используют различные способы, кото-
рые можно разделить на три основных типа: I — плоды, овощи,
куски мяса, рыбу, мясо птицы и т.д. замораживают самостоя-
тельно н затем упаковывают подходящим способом; II — про-
дукт упаковывают и после этого замораживают в плиточных
морозильных аппаратах со статическим илн рециркулирующим
воздухом; III — продукт погружают в охлажденную жидкость,
например в солевой раствор, жидкий азот, жидкий СОа и т.д.
Процесс замораживания в этом случае происходит очень бы-
стро.
Замораживание в воздухе применяется для упакованных и
неупакованных твердых продуктов. Замораживание проводится
прн температуре от —18 до —40 °C. Если нет циркуляции воз-
духа, процесс протекает очень медленно — от 3 до 72 ч. При
наличии циркуляции воздуха продукт замораживают в подве-
шенном виде на подвесном пути, фиксированным на потолке
или на сетчатом ленточном транспортере, направляя его с ма-
лой скоростью через туннель, продуваемый воздухом с темпера-
турой от —18 до —34 °C нли ниже. Воздух движется в на-
правлении, противоположном движению продукта, со скоростью
от 30 до 300 м/мин. Как правило, используется воздух с тем-
пературой —29 °C и скоростью движения 85—90 м/с.
Замораживание флюидизацией является модификацией это-
го способа. Применяется для сырья с небольшими геометриче-
скими размерами, например для зеленого горошка или земля-
ники, которые подаются слоем толщиной от 2,5 до 12,5 см ма
сетчатом ленточном транспортере. Перпендикулярно движению
транспортера, в направлении снизу вверх, вентилируется воздух
439
со скоростью не меньше 13 м/мии и температурой около —34 °C.
При этой скорости воздуха продукт переходит в состояние под-
вижного слоя, расположенного иад ленточным транспортером.
Толщина подаваемого слоя продукта составляет около 25 мм
для зеленого горошка, 75—125 мм для стручковой фасоли н
200—250 мм для филе из рыбы, которое, однако, не флюидизи-
руется, а просто проходит через туннель. В этих условиях по-
нижение температуры от 21 до —18°C достигается для горош-
ка и кукурузы за 3—4 мин, для нарезанной стручковой фасо-
ли— 5—12, для смородины — 4—5, для земляники — 9—12, для
кусков рыбы—12—15, для филе из рыбы толщиной до 3 см —
аа 30 мин. Прн этом способе процесс замораживания ускоряет-
ся, а продукт меньше высыхает.
Замораживание в плиточном морозильном аппарате осуще-
ствляется следующим образом. Продукт находится в контакте
с охлажденными металлическими плитами, в которых цирку-
лирует хладагент — аммиак, фреон-12, фреон-22 и др. Метод
экономичен и ие приводит к понижению влагосодержания н
усушке продукта. Для замораживания до —33 °C продукта тол-
щиной от 2,5 до 3,8 см необходима обработка в течение 1—
1,5 ч. Чтобы ускорить замораживание, необходимо упаковку
хорошо заполнить уплотненным продуктом.
Замораживание погружением в жидкость осуществляется
следующим образом. Упакованный или неупакованный продукт
погружают в жидкость: пропилеигликоль, глицерол, паствор
хлорида натрия и смесь сахара и солн. Жидкость ие изменяет
своего состояния во время замораживания продукта. Способ
применяется для замораживания концентрированного цитрусо-
вого сока, рыбы. Температура концентрата в банке вмести-
мостью 200 г понижается до —18 °C зв 10—15 мин.
Для этой же цели можно использовать жидкий взот, жид-
кий СО2, фреон-12. Однако в отличие от названных выше ох-
лаждающих сред эти замораживающие жидкости изменяют
свое состояние — они испаряются и при этом отнимают теплоту
продукта. В первом случае, например с солевым раствором,
осуществляется постоянное охлаждение раствора непрямым
теплообменом. Использование жидких теплоносителей известно
под названием криогенной техники, или криогенного способа.
Замораживание протекает очень быстро.
ХРАНЕНИЕ ЗАМОРОЖЕННЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
Продукты с температурой около —18°C содержат незв-
мерзшую воду и, следовательно, не являются инертными. Их
качество при хранении ухудшается, в основном, из-за химиче-
ских и физических процессов, так как микроорганизмы не могут
расти прн этой температуре.
Основные физические изменения обусловлены рекристалли-
зацией и сублимацией. Рекристаллизация происходит при
4 40
__18°C- Вот почему преимущества быстрого замораживания пи-
щевых продуктов, связанные с малыми размерами и распреде-
лением кристаллов» быстро исчезают прн хранении. Процесс ре-
кристаллизации можно контролировать, если в камере поддер-
живать постоянную температуру и сохранять продукт непродол-
жительное время.
Сублимация протекает в плохо упакованных продуктах. Она
приводит к потере влаги и изменению внешнего вида продукта
На поверхности мяса птицы появляются коричневые сухие пят-
на. Это явление известно под названием «загорания при замо-
раживании», так как пятна имеют вид обожженной кожи пти
пы. Это явление можно предотвратить, если поддерживать вы-
сокую относительную влажность в камерах, создавать ледяную
глазурь по поверхности продукта нли упаковывать продукты
во влагонепроницаемые материалы.
Кроме того, в замороженных продуктах протекают и хими-
ческие изменения — разрушение пигментов и витаминов, сниже-
ние растворимости, или дестабилизация белковых веществ,
окисление липидов, увеличение количества вытекающих соков
при размораживании мяса и т.д.
Замороженные продукты, если они хорошо подготовлены,
могут храниться при температуре —18 °C довольно продолжи-
тельное время:
свиные легкие, печень, сердце, мозг, деликатесное мясо, спе-
циальные колбасы, бекон, ветчина, вареные колбасы, мучные
изделия (торты и т. п.) — до 3 мес;
сенное мясо, колбасы и бекон, говяжьи, бараньи и телячьи
легкие, печень и сердце, языки, почки, термически обработан-
ная ветчина, термически обработанные индейки — от 3 до 6 мес;
спаржа, стручковая фасоль, брюссельская капуста, жареный
картофель, жярные виды рыбы в сыром или термически обрабо-
танном состоянии — 6—8 мес;
сырое сало— 10—12 мес;
говядина, телятина кусками или нарезанная кубиками, ба-
ранина, свинина (жареная, рубленая, копченый бекон), терми-
чески обработанные хлебцы с мясом, кексы — до 12 мес;
абрикосы и персики с прибавленной аскорбиновой кислотой,
малина, землянике, стручковая фасоль, цветная капуста, мор-
ковь, зеленый горошек, шпинат, говядина (жареная и котлеты),
баранина (жвреная, рубленая), полужареная рыба, сало, яйца
целые или отдельно белок и отдельно желток, вафли, хлеб, ва-
реное тесто—более 12 мес.
Очевидна большая разница в пригодности для хранения от-
дельных продуктов в зависимости от их вида и предваритель-
ной подготовки. Со своей стороны температура оказывает боль-
шое влияние иа срок хранения и результат тоже зависит от
вида продукта. Иногда слабое повышение температуры приво-
дит к сокращению срока хранения (персики, ягоды, малина,
шпинат, говядина, свинина и др.).
44!
отличаться от полезности аналогичных продуктов, приготовлен-
ных в домашних условиях.
Однако следует учитывать тот факт, что во время хранения
консервов до наступления момента их потребления происходят
неизбежные изменения некоторых компонентов.
В ряде случаев сырой продукт имеет относительно более
низкую пищевую ценность, чем переработанный (консервиро-
ванный). Например, соя, фасоль и другие бобовые в сыром со-
стоянии содержат ингибиторы пищеварительных ферментов
человека, чем понижается усвояемость наличных в них белков,
в том числе аминокислот. При нагревании этих продуктов неко-
торые компоненты разрушаются, в то же время инактивируют-
ся ферментные ингибиторы, что косвенным путем способствует
повышению биологической ценности этих продуктов. Ниацин
может присутствовать в сырье в связанной, неусвояемой форме»
а при нагревании комплекс гидролизуется. В этом случае ниа-
цин может использоваться человеческим организмом.
Аналогичный эффект получается, когда при технологической
обработке разрушаются некоторые токсины, содержащиеся в
пищевых продуктах.
Некоторые нз потерь следует считать неизбежными. При па-
стеризации молока разрушаются витамины С, Bi, В2, ио про-
цесс тепловой обработки тем не менее необходим с позиций
здравоохранения н для предупреждения порчи продукта. Неко-
торые колбасы обрабатываются диоксидом серы, разрушающим
тиамин. Это, однако, обеспечивает сохраняемость продукта и
удешевляет его транспортировку. Картофель, приготовленный
в качестве полуфабриката для ресторанов, также обрабатыва-
ется SO2, чтобы избежать его потемнения, но это сопровождает-
ся в некоторых случаях разрушением до 15% содержащегося
в нем тиамииа. Копчение колбас и рыбы, поджаривание и пере-
жаривание некоторых блюд с целью улучшения их вида и вку-
са требуют создания условий для протекания реакции Майяра
и карамелизации на поверхности продукта, что связано с боль-
шими потерями лнзииа.
Оценивая потери некоторых эссенциальных пищевых компо-
нентов (витаминов, аминокислот и др.), следует принимать во
внимание степень разрушения их, достаточность их в дневной
диете и т. д.
Обсуждая эти проблемы, следует иметь в виду, что свежие
плоды и овощи могут потребляться в ограниченные периоды
года В известном смысле это относится и к молоку, мясу, рыбе.
При оценке пищевой ценности консервированных продуктов
необходимо учитывать следующее. Продукты растительного
происхождения, двже в сыром состоянии, значительно разнятся
по содержанию отдельных пищевых компонентов. В этом отно-
шении влияние оказывают сорта, почва, удобрение, зрелость,
сезон, продолжительность дня, интенсивность солнечного света,
температура и др. Так, внесение азотистых удобрений повышает
442
содержание витамина С в яблоках, но понижает его в томатах
и землянике вследствие развития большой массы листьев, ме-
шающих доступу солнечного света к созревающим плодам.
Состав продуктов животного происхождения, в том числе
молока и яиц, более постоянен, особенно в отношении основ-
ных компонентов. Что же до микропищевых компонентов этих
продуктов, то массовая доля их бывает разная. Так, количест-
во железа и витамина А в мясе зависит от режима кормления,
состав молока — от корма, этапа лактации, условий откармли-
вания и др.
Время простоя сырья и условия, при которых оно сохраняет-
ся, также влияют на первоначальный его пищевой состав. Этим
объясняется, например, то, что данные о содержании витами-
на С в свежих томатах различаются между собой в 5 раз,
в свежем томатном соке—в 15 раз, в манго — в 20 раз (иссле-
довано 28 сортов), в винограде мускатных сортов — в 30 раз
(исследовано 7 сортов) и т. д.
Влияние'оказывает и часть самого плода. Покровные листья
белокочанной капусты содержат больше каротииа и витами-
на К, а у брюссельской капусты виешние листья содержат
меньше витамина С. Внешние слои яблок, апельсинов, груш,
земляники, капусты, персиков и другого сырья содержат в 2—
10 раз больше витамина С, чем внутренние. Это следует иметь
в виду, когда данное сырье подвергается очистке от кожицы
перед консервированием. Аналогичным является случай с вы-
брасыванием голов, плавников и нкры рыб перед консервирова-
нием.
В опытах со стручковой фасолью, выращенной в одних и тех
же условиях (15 сортов) н стерилизованной при двух режимах
(в течение 8 мин при 124°C и 25 мин при 116°C), сделаны сле-
дующие выводы: содержание витамине С колеблется от 11 до
27 мг %, в среднем 17±5, а содержание дегидроаскорбиновой
кислоты — от 2 до 11 мг %, в среднем 6,5±2. Оба режима не
вызывают существенных различий по содержанию витамина С
в продукте. Это позволяет сделать вывод о том, что влияние
технологии вторично, а основные различия обусловлены исход-
ным сырьем.
При хранении консервов в течение 6 мес установлено, что
содержание дегидроаскорбиновой кислоты упало до 10% пер-
воначального. Таким образом, при стерилизации разрушается
75% витамина С и общие потери через 6 мес составляют 80%
вместе с потерями при стерилизации.
Следовательно, иа потери при технологической обработке
и консервировании следует смотреть не только в абсолютном,
но и в относительном смысле.
Методика исследования также имеет значение для получе-
ния правильных результатов и выводов. При оценке качества
белка биологическим методом наблюдается разница порядка
5—10%. Химический анализ аминокислот дает неповторяемые
445
результаты порядка около 5%. Установленную разницу при ис-
следовании технологических проб не следует считать значимой
как в обычном, так и в статистическом смысле слова, так как
погрешности в результатах вызываются не только методикой
определения, но и вариацией в содержании данного компонента
в отдельных упаковках, несмотря на то что они произведены
при одних и тех же условиях.
К сожалению, анализировать продукт в данной упаковке как
перед стерилизацией, так и после стерилизации, или после сте-
рилизации и через определенные периоды времени при хране-
нии невозможно. Поэтому приходится прибегать к различным
ухищрениям прн получении результатов.
В некоторых случаях П можно рассчитать по формуле
Содержание компонента в 1 г вареного продукта
11 = Содержание компонента в 1 г сырого продукта ’’
В обоих случаях содержание вычисляется в расчете на сухое
вещество.
Когда же продукт изменяет свою массу при варке, правиль-
но будет использовать следующую формулу для вычисления
реальных потерь:
Содержание компонента в вареном продукте (г) X
_______X массу продукта после варки (г)_
* = Содержание компонента в сыром продукте (г) X '
X массу сырого продукта (г)
Так, например, при вычислении степени сохранения белков,
жиров, тиамина, рибофлавина, холестерина и ретинола прн вар-
ке печени индеек по обеим формулам получены следующие ре-
зультаты (в %) (первая цифра верная): протеина — 85—103;
жиров—107—131; тиамина — 58—70; рибофлавина — 47—57;
ниацина — 43—53; холестерина — 92— 112; ретинола — 51 —62.
У некоторых бобовых получаются аналогичные результаты.
В мясе индеек, жареном при температуре 145°C в духовке
и 85°C, внутри мяса сохранение компонентов вычислено по
обеим формулам (в %) (верной является первая цифра): про-
теина— 101—105; жиров — 90—94; тиамина 68—71%; рибофла-
вина— 83—90; ниацина — 92—96; железа — 97—101.
При учете потерь витамина С в процессе бланшировки брюс-
сельской капусты отмечено 30%, когда расчеты проведены по
отношению к общей (влажной) массе, а по отношению к сухому
веществу—10%. Результат в первом случае связан с повышен-
ным содержанием воды в бланшированной капусте вследствие
осмотического и механического задержания воды и экстрагиро-
вания некоторых из компонентов.
Кроме того, результаты, полученные в лабораторных усло-
виях, не следует считать адекватными результатам, которые
получаются в производственных условиях, из-за невозможности
повторения параметров самих процессов.
446
ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ эффект влияния
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
НА ПИЩЕВЫЕ ПРОДУКТЫ
Технологическая обработка оказывает как положительное,
так и отрицательное влияние на пищевую ценность готового
продукта и в большинстве случаев позволяет получить продукт
с повышенной пищевой ценностью.
Многие из бобовых содержат токсины и ингибиторы пищева-
рительных ферментов. Сырая соя содержит 5 ингибиторов трип-
сина, разрушение которых при технологической обработке по-
вышает пищевую ценность белковых веществ, содержащихся
в сое, и остальных белков, поступающих с другими продуктами,
потребляемыми вместе с соей. Термостабильность этих ингиби-
торов различна. Некоторые из инх, содержащиеся в сое, очень
термолабильны, другие, связанные с белками, более стабильны.
Ингибиторы, содержащиеся в пшеничной муке, термолабиль-
ны, в фасоли — умеренно лабильны, а в бобах лима и зеленом
турецком горохе — очень стабильны. Для их инактивации необ-
ходимо применить подходящую термическую обработку. Но ес-
ли продолжительность обработки больше необходимой, тогда
уменьшится пищевая ценность готового продукта. Принято счи-
тать, что изменения в содержании лизина, фермента уреазы
и самих ингибиторов могут служить хорошим индикатором
•степени термической обработки стручковой фасоли и сои.
Другие токсичные вещества в этих продуктах — фитогемо-
глютинины — вызывают агглютинацию красных кровяных телец
и могут привести к гибели животных, которые в сыром состоя-
нии получают корм, подобный растительному корму рода Pha-
seolus vulgarus.
В некоторых пищевых продуктах есть вещества, мешающие
абсорбции минеральных веществ (цинк, марганец, медь и желе-
зо) и витаминов (В6, D и Е) в пищеварительном тракте. Сырая
фасоль вызывает мышечную дистрофию у опытных животных,
так как оиа содержит термолабильиый антагонист витамина Е,
а горошек, который скармливали животным, понизил эффект
витамина Е.
Некоторые токсины по своей химической природе являются
белками, поэтому при нагревании они инактивируются. Уста-
новлено, что достаточно 10 мии варки для инактивирования ток-
синов, содержащихся в фасоли, в том числе и гемоглютинина;
в результате чего повышается биологическая ценность протеи-
нов, содержащихся в фасоли. Нагревание до 120 °C понижает
пищевую ценность, так как при этом уменьшается переваривае-
мость протеинов.
При нагревании яичного бетка инактивируется мукопротеин
авидви, который может связываться с витамином биотином и
делать его физиологически неактивным. Некоторые виды рыб
447
содержат фермент тиаминазу, который может разрушать тиа-
мин, если рыба употребляется в сыром виде.
Во многих зерновых культурах ниацин находится в связан-
ной форме, которая биологически неактивна и может освобо-
диться нагреванием — варкой, выпечкой и т. д. ив щелочных
условиях. Вот почему в Мексике по традиции замачивают куку-
рузу в известковой воде, перед тем как ее использовать для
производства тортов. При этом ниацин превращается в свобод-
ную форму. Этим объясняется и тот факт, что мексиканцы
очень редко заболевают пеллагрой, вызываемой недостатком
ниацина.
Прибавление к продукту при технологических обработках
различных растворов обогащает его минеральными веществами,
например кальцием. Мясо цыплят, варенное в уксусе, содержит
больше кальция, чем мясо, варенное отдельно от костей. Фита-
ты, присутствующие в пшеничных оболочках и в зрелых бобо-
вых (фасоль, чечевица, соя н др.), могут уменьшить абсорбцию
в пищеварительном тракте железа, кальция и фосфора, обра-
зуя с ними нерастворимые соли. Содержание фитатов можно»
однако, уменьшить в результате технологической обработки.
Брожение зерновых продуктов и бобовых, применяемое в
восточных странах, повышает содержание рибофлавина, ниаци-
на и витамина Вс-
отрицательный эффект влияния
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
НА ПИЩЕВЫЕ ПРОДУКТЫ
При технологической обработке сырья изменяется качествен-
ный и количественный состав витаминов, белков, углеводов,
жиров, минеральных и органических кислот и других веществ»
что зачастую приводит к снижению пищевой ценности про-
дукта.
ВИТАМИНЫ
Содержание витаминов в сырье колеблется в широких ин-
тервалах, что ие позволяет сделать достоверных заключений»
несмотря на наличие многих данных. Кроме того, хранение
сырья до момента обработки, методы обработки, условия хра-
нения готового продукта тоже колеблются, что вызывает допол-
нительные затруднения в получении достоверных выводов от-
носительно тенденции содержания основных биохимических
компонентов в готовом продукте.
Созданы математические модели предсказания потерь тиа-
мина и аскорбиновой кислоты, ио они не являются универсаль-
ными, а касаются лишь опредетенного продукта. Вот почему
более полезно знать и учитывать особенности отдельных вита-
448
минов и их свойства в отдельных пищевых продуктах при раз-
личных условиях.
Витамин А. В продуктах животного происхождения он встре-
чается в виде ретинола, а в растениях — в виде различных ка-
ротиноидов, главным образом в виде 0-каротнна. Его прибавля-
ют к различным пищевым продуктам — маргарину, продуктам
для детского питания, богатым белками, к специальным мучным
изделиям и др.
Химические структуры ретинола и каротиноидов включают
в себя серии сопряженных двойных связей, что делает их по-
датливыми к окислению. Очищенные п синтетические препара-
ты этого витамина нестабильны, но в пище они находятся в
растворенном состоянии в жнрах вместе с натуральными жиро-
растворимыми антиоксидантами, поэтому они намного стабиль-
нее. Скорость их окисления зависит от скорости окисления жи-
ров, так как их атакуют образовавшиеся при окислении жиров,
перекиси и свободные радикалы. Следовательно, скорость их
разрушения зависит от температуры, наличия воздуха, света
и следов тяжелых металлов (железо и особенно медь), т. е. от
факторов, которые ускоряют окисление жиров. Антиокислители
предохраняют жиры от окисления и разрушения, следователь-
но, предохраняют также ретинол и каротин.
Обе формы витамина А стабильны при изменении pH, но при
pH ^4,5 протекает известная изомеризация от транс- до менее
активной quc-формы.
Стабильность этого витамина зависит от вида пищи. Он
очень стоек в печеин, где при жарении (если в центре куска
температура достигает 76 °C) потери доходят до 10%. Потери
p-каротина, прибавленного к маргарину в концентрации 0,05%.
через 6 мес составляют 20%, если маргарин хранится при
—20°C, независимо от вида его упаковки. Витамин А в масле
разрушается лишь иа 5% при —18 °C через 9 мес.
Очень хорошая стабильность зафиксирована у ретинола, на-
ходящегося в масле, маргарине, цельном сухом молоке, обога-
щенных мучных изделиях и картофельных чипсах, сохранявших-
ся при обычной температуре. Каротин показал хорошую стой-
кость в маргарине, обогащенном сале, сушеных яйцах, безал-
когольных напитках и консервированных соках. Потери через
6 мес в этих продуктах при комнатной температуре составили
соответственно 10, 0, 20, 5 и 0—15%.
При варке в воде витамина А, после его растворения в мар-
гарине, 16% разрушается через 30 мин, 40% через 1 ч н 70%
через 2 ч. Жарение при 200 °C свежего и топленого масла, обо-
гащенных витамином А, привело к разрушению 40% через
5 мин, 60% через 10 мии и 70% через 15 мии. В маргарине,
обогащенном витамином А и жаренном при 130—160 и 175 —
200 °C, были обнаружены большие потери его. При первом ре-
жиме через 30 мин разрушено 75% витамина А, при втором
через 20 мии разрушено почти все количество витамина.
29-205
449*
При производстве топленого масла, приготовленного из ко-
ровьего и буйволового молока, потери каротина, ретииола
и витамина Е через 15 мии при 150°C составляют соответствен-
но 40, 30 я 15%. Жарение при 200 °C в течение 15 мин и при
150 °C в течение 60 мнн разрушает каротии и ретинол иа 100%,
а витамин Е — иа 60%.
Молоко, освещаемое дневным светом в течение 6 ч, теряет
10% витамина А.
Когда витамин А вводится в высушенное в порошок молоко,
потери незначительны. При 37 °C через 9 мес потери составля-
ют 25% в отношении витамина А, 15% в отношении витами-
на Е и 30% в отношении витамина С.
Содержание витамина А изменяется при сушке, в также
стерилизации плодов и овощей. Вследствие протекающей изо-
меризации часть витамина А превращается в менее активные
формы, что приводит к понижению А-витамиииой активности.
Каротиноидные изомеры характеризуются следующими ве-
тчинами относительной активности:
Ол-грояс-р-каротин	100
Нео-р-каротнн-6 .	53
Ол-траяс-а-каротнн	53
Нео-Р-каротнн-и	38
Нео-а-кзротин-Ь	16
Нео-а-каротин-и	13
Большинство каротиноидов в свежих овощах представляют
собой ол-траноизомеры. Нагревание превращает одну часть из
иих в неоизомеры с более низкой А-витаминной активностью,
хотя эту потерю при определении общей массовой доли кароти-
ноидов можно и не учесть.
При нагревании А-витаминная активность каротиноидов по-
нижается только путем изомеризации иа 15—20% в зеленых ово-
щах, которые содержат главным образом p-каротии, и иа 30—
35% — в овощах с желтым цветом, содержащих преимуществен
ио а-каротии. Увеличение времени нагревания увеличивает по-
терн. Главным изомером в обработанных теплом зеленых ово-
щах является нео-р-каротии-и, а в желтых и красных овощах —
иео-а-каротин-Ь или нео-р-каротин-Ь.
Бланшировка и замораживание почти ие влияют иа ветчи-
ну А-витаминной активности. Не установлена разница в поте-
рях при стерилизации и приготовлении пищи при избыточном
или атмосферном давлении.
Сушка овощей с помощью воздуха вызывает значительные
потери каротинов, начиная с почти полного их разрушения
в сушялках старого типа, в которых применяется горячий воз-
дух при атмосферном давлении, до 10—20% в вакуум-сушил-
ках. Морковь теряет 40—50% ол-транс-р-квротииов при сушке
с помощью воздуха, 20% при сушке под вакуумом н 7% при
сушке под вакуумом с введением в сушилку азота, когда сушка
-450
заканчивается и вакуум нарушается. Окисление витамина Аг
вероятно, обусловлено светом и теплом.
При хранении сушеной моркови каротиноиды разрушают-
ся и вследствие этого аромат изменяется в нежелательном на-
правлении. У моркови в виде порошка зто может произойти че-
рез несколько дней и продукт приобретет аромат фиалки, ве-
роятно, от образующихся 0-иоионов.
Как правило, витамин А малостабилен в большинстве суще-
ствующих условий.
Ретинол и каротин могут изготовляться в виде сухого по-
рошка, стойкого при продолжительном хранении и легко дис-
пергирующегося в воде, который может прибавляться к продук-
там, содержащим воду. Ретинол может использоваться для обо-
гащения им продуктов детского питания и хорошо сохраняется
в течение года при комнатной температуре.
Каротины также могут употребляться в качестве красителем
для плодовых соков, где онн очень стабильны: потерн нх состав-
ляют от 0 до 10% после одногодичного хранения при 24 °C.
Тиамин (витамин В.). Вслед за витамином С по нестабиль-
ности следует тиамин. Он нестоек в нейтральном и щелочном
растворах и на него влияют лишь ионы металлов, например
медн. Потери происходят и при экстракции водой. При низком
pH и на свету он стоек даже при 120 °C.
В пищевых продуктах встречается в трех состояниях — сво-
бодном, связанном с пирофосфатами, например с кокарбоксн-
лазой, и связанном с белками. В каждом из этих состояний он
имеет различную степень стойкости. Более стабилен тиамин
в пищевых продуктах, чем в модельных системах, приготовлен-
ных с буферами. Эта стабильность в пищевых продуктах объ-
ясняется предохранительным эффектом аминокислот и протеи-
нов и адсорбцией на крахмале. Прибавление белковых веществ,
агара, желатина и декстрина оказывает стабилизирующий эф-
фект. Стабилизирующее влияние оказывает также прибавление
зерновых продуктов к консервам из свиного мяса.
Диоксид серы его полностью разрушает» причем при рНЗ это
разрушение происходит быстро, при pH 5 очень быстро и прн
pH 6 почти моментально. SO2 в количестве 0,1% при 4 °C за
48 ч разрушает 90% витамина Вл, в количестве 0,04% и при тех
же условиях — 55%, а последующая обжарка повышает потери
до 90%.
Воздух также способствует разрушению витамина в сырье;
в сушеных пищевых продуктах его влияние заметно слабее.
Тиаминаза и полифенолоксидаза разрушают тиамин. Замо-
роженная морковь теряет 50% тиамина через 90 дней, а у све-
жего шпината почти все количество витамина разрушается че-
рез 37 ч.
Основные потери наблюдаются при экстракции. Нарезанные
л тонко измельченные пищевые продукты теряют 20—70% ти-
амина. Если мясо измезьчить на кусочки размерами 0,5—1 см
29*
451
м сварить, то через 15 мин 80% водорастворимых витаминов
могут экстрагироваться.
У овощей, не содержащих много тиамина (за исключением
картофеля), потери при бланшировке больше, чем при сушке
и замораживании. У моркови и картофеля, когда они нареза-
ны, потери при бланшировке составляют 20—30%. У нарезан-
ной ветчины потери доходят до 50%, если ее выдерживать 4 ч
прн посоле и менять воду каждый час.
Если рис варить в дистиллированной воде, то потери не за-
мечаются, при варке в питьевой воде они составляют 8—10%,
а в известковой воде—36%.
При бланшировке и сушке капусты потерн доходят до 25%,
но если прибавить SO2 при бланшировке, то они достигают
85%.
Тиамннгпдрохлорид и тиаминмононитрат не отличаются по
стойкости при одних и тех же условиях — в буферных раство-
рах, экстракте из дрожжей и др. В обогащенной пище гидро-
хлоридная форма в 2 раза менее стойка.
Тиаминдиацетилсульфат, бензоилтиамин и нафталеи-2,6-ди-
сульфовая кислота в качестве дериватов витамина В, более
стойки и используются для обогащения пищи. Они слабо рас-
творимы, а в холодной воде вообще нерастворимы.
В некоторых пищевых продуктах растительного происхожде-
ния содержатся вещества, которые ускоряют разрушение вита-
мина Вь К ним относятся 3,4-дигпдроксицинаменовая кислота,
содержащаяся в бруснике, хлорогеновая и пирокатехиновая
кислоты. Фенольные дериваты с ортогидроксильиыми группами
тоже ускоряют разрушение витамина Вь дериваты с мета-гид-
роксильными группами среднеактивны, а лара-гидроксильиые
группы неактивны, т. е. не влияют на разрушение тиамина.
Полифеиолоксидаза катализирует деградацию тиамина в
присутствии многих растительных фенолов. Скорость деграда-
ции тиамина катехолом нарастает линейно с увеличением pH
от 7,0 до 7,5, причем скорость разрушения не зависит от кон-
центрации полифеиолоксидазы.
Тиаминаза разрушает тиамин, разрывая метиленовую связь
в молекуле витамина Вь Этот фермент обнаружен в некоторых
видах рыб. В результате действия фермента получаются неак-
тивный пиримидин и тиазол, который влияет иа аромат. Воз-
можно даже образование запаха горелого. Необходимо инак-
тивирование тиаминазы и полифенолоксидазы для уменьшения
степени разрушения тиамина.
Темный протеин говядины и свинины и рыбы тунца модифи-
цирует илн разрушает тиамин. Когда тиамин находится в виде
фосфата или связан с белком, ои не реагирует с гемом, но если
он освободится при соответствующей обработке, то тиамин мо-
жет связаться с гемом.
Потеря тиамина при хранении некоторых продуктов при по-
стоянной температуре протекает по реакции первого порядка
-452
Это доказало при температурах 21, 32 и 38°C для абрикосов,
стручковой фасоли, шпината, томатного сока, апельсинового
сока и горошка. Это дает возможность наперед рассчитать эти
потери.
Вопреки тому, что разрушение тиамина происходит по реак-
ции первого порядка в буферных растворах, принято считать,
что в пищевых продуктах может быть отклонение из-за разни-
цы в условиях. Пока не ясно, является ли деструкция чисто
термическим илн смешанным термическим и окислительным
разрушением.
Рибофлавин (витамин В2/ Встречается в основном в связан-
ном состоянии с фосфатами в виде мононуклеотида и флавни-
ди нуклеотид а. В молоке находится в свободной форме. Это са-
мый недостающий витамин в диете населения развивающихся
стран.
Ои легко экстрагируется при мойке и бланшировке, но стоек
против окисления и низкого значения pH Он не разрушается
даже при 130°C, но легко разрушается в щелочных условиях.
SO2 на него ие влияет. Рибофлавин чувствителен к свету, осо-
бенно если он находится в молоке. В кислой и нейтральной сре-
де под действием света он превращается в лумпхром, а в ще-
лочной среде—в лумифлавин. Реакции изменения зависят от
температуры и они необратимы. По-видимому, они первого по-
рядка. Лумифлавин разрушает витамин С молока. Даже незна-
чительные потери рибофлавина (около 5%) могут привести
к очень большим потерям витамина С в этом продукте —
до 50%.
Ннации. В пище встречается в виде никотиновой кислоты
и никотинамида, которые имеют одинаковую биологическую
ценность. Никотинамид присутствует в виде кофермента нико-
тинамидадениидинуклеотида (НАД) и его фосфатов, не найден
в свободной форме в мясе, так как нуклеотиды разрушаются
после гибели животного.
Аминокислота триптофан может превратиться в инацин
в организме человека, причем из 60 мг триптофана получается
I мг ниацина. Или же общее количество ниацииа может со-
стоять из свободного ниацииа плюс ’/во содержания триптофана.
Ниацин является очень стойким и потери наступают лишь
при мойке и бланшировке (10% у моркови, лука и картофеля).
Самый важный источник этого витамина после мяса — зерно-
вые культуры.
Фолиевая кислота. В пищевых продуктах встречается в раз-
личных формах, которые отличаются биологической способно-
стью и стабильностью. Их номенклатура пока не уточнена. Из-
вестны следующие наименования: фолиевая кислота, тетрагидр-
оксяфолиевая кислота, птероил гл утами нова я кислота, птероил-
дм глутаминовая кислота, птероилтриглутаминовая кислота, тет-
рагидроптероилглутаминовая кислота. Эти дериваты присутст-
вуют в пищевых продуктах. В капусте 90% фол патов находят-
453
ся в форме более чем 5 глутаминовых остатков, 50% в сое —
моноглутаматы, а в молоке — от моно- до гептаглутаматов. Не
ясно, являются ли связанные глутаматы биологически актив-
ными. Пока принято считать, что активной является лишь сво-
бодная форма.
Больше всего содержится фолиевой кислоты в печени и поч-
ках, темно-зеленых листовых овощах. Более бедны этим витами-
ном мясо, рыба, зерновые продукты и плоды.
Относительно стоек витамин прн нагревании в слегка кислой
среде, но прн pH ниже 5 стойкость понижается. .Моноглутама-
ты стабильны, а три- н гептаглутаматы нестойки в кислой сре-
де. Окисление разрушает фолиевую кислоту. В зависимости от
содержания кис юрода в молоке, обработанном методом ультра-
высокой температуры, потери при хранении колеблются от 20
до 100%. Аскорбиновая кислота предохраняет его от разруше-
ния, свет ускоряет разрушение. Его потери в томатном соке
в светлой бутылке составляют 30%, в тем-нон — всего 7%.
Не установлены потери в вареном и жареном мясе цыплят
и печени. В вареном и жареном картофеле потерн доходят до
90%, в вареной капусте — до 100, в вареных яйцах — 70, в жа-
реных— 30%.
Замачивание в воде рыбы тунца в течение 12 ч приводит
к потере 5% витамина, бланшировка в воде при 100°C вызы-
вает потери до 20% через 5 мни, 25% через 10 мни и 45% че-
рез 20 мин. Стерилизация в жестяных банках при 118°С з*»
30 мнн приводит к потере 10% витамина.
При варке капусты в течение 5 мин потери составляют 45%,
а картофеля—10%. При варке печени в течение 15 мин потерн
доходят до 90%, а мяса через 15 мин —более чем до 50%.
По ходу всего технологического процесса переработки пло-
дов, овощей и молока суммарно теряется 70% свободных фола-
тов и 45% общих фолатов, причем 0—10% теряются при блан-
шировке паром, 20% —при приготовлении пищи под давлением
и 25—50% при варке в открытых аппаратах. При хранении
в замороженном состоянии потерь нет, но при размораживании
онн составляют 30%.
Витамин Вь. Он существует в трех формах — пиродоксии
(пиридоксол), пиридоксал и пиридоксамнн. Первые две — ос-
новные, встречаются в растительной пище; пиридоксал и пири-
доксамин — в продуктах животного происхождения. Около 2/з
присутствует в комбинации из трех форм, за исключением моло-
ка, где 90% находится в свободной форме. Обеспечить нужды
организма человека этим витамином через продукты питания
нельзя.
Пиродоксин очень стоек к теплу и не теряется во время сте-
рилизации. Две другие формы (амниная и альдегидная) более
чувствительны к теплу. В молоке, однако, он менее устойчив
и потери значительны прн стерилизации и сушке молока Пред-
полагается» что это связано с реакцией с SH-группами белков.
454
например с бис-4-пиридоксалднсульфидом, в котором актив-
ность витамина сохранена лишь на 12—23%. Реакция витами-
на Be с аминокислотами и протеинами приводит к образованию
яротеин-шифовых баз, но они В6-активны.
При приготовлении пищи в кислых и щелочных средах и на-
личии окислителей Ве стабилен. Основные потери происходят
из-за растворения в воде. При бланшировке в воде бобов лима
потери составляют 20%, а при бланшировке паром — всего 5%.
При приготовлении замороженных овощей потери составляют
20—40%. При варке мяса потери доходят до 50% в зависимости
от условий варки.
В консервированном мясе витамин В6 теряется иа 40%,
в консервированных овощах — на 60—80%, в замороженных
овощах — на 40—60%. Нет потерь в сушеном молоке и мясе.
Витамин С. Термин витамин С включает в себя аскорбино-
вую кислоту (АК) и дегндроаскорбииовую кислоту (ДГАК).
Вторая форма легко и необратимо окисляется до днкетогулоно-
вой кислоты, которая тоже обладает биологической активно-
стью. Время полураспада ДГАК при pH 6 1 мин прн 100 °C,
2 мин при 70 °C в присутствии кислорода.
Витамин С легко экстрагируется. В ткаиях разрушается пу-
тем окисления с помощью а скорби ноксид азы, пероксидазы, ци-
то.хромоксидазы и фенолазы в отсутствие кислорода. Окисляется
воздухом прн катализе медью и железом. Свет на него не влия-
ет, когда нет рибофлавина, а в его присутствии разрушается
очень быстро (например, в молоке). Относительно стоек против
ионизирующей радиации. Сульфиты предохраняют его от окис-
ления. Сухая капуста, подвергнутая обработке диоксидом серы,
содержит в 2 раза больше витамина, чем капуста, ие обработан-
ная SO2.
Из общего количества витамина С на долю ДГАК прихо-
дятся 2—3% в горошке и картофеле, 20%—в стручковой фа-
соли, 15%—в брюссельской капусте. Аскорбиноксидаза наибо-
лее активна при 40 СС и полностью инактивируется при 65 °C.
Прн бланшировке протекают два процесса — гибель клетки,
а отсюда возможность быстрого действия ферментов иа субст-
раты, и инактивация ферментов. В горошке больше всего кле-
ток погибает при 50 °C, при этой температуре скорость инакти-
вации фермента минимальна, что создает условия максималь-
ного окисления витамина С. Когда клетки умерщвлены, потери
витамина путем экстракции особенно велики, потому что на-
рушена функция полупроницаемости клеточных мембран.
Стручковая фасоль прн 22 °C теряет 24%, а при 10гС— 10%
витамина С. У брокколи потери составляют при 22 °C 50% че-
рез 24 ч и 80% — через 96 ч; прн 10°С —10—30% через 24 ч
и 25 — 40% через 96 ч.
Потери при бланшировке зависят от степени измельчения
сырья и от количества добавляемой воды. Термическая дегра-
дация незначительна.
455
Кислород быстро разрушает витамин С: высушенные иа
солнце плоды и овощи почти не содержат витамина С. Важную
роль играет объем незаполненного продуктом пространства в
бутылках и жестяных байках. Наличный кислород участвует в
процессе коррозии, в результате чего он быстро исчезает, если
жестяная банка ие лакирована. Если она лакирована, кислород
сохраняется и окисляет витамин С. Вот почему кислород в бу-
тылках расходуется единственно на окисление витамина €. Пос-
ле потребления кислорода остаток устойчив иа несколько меся-
цев. При 30 °C окисление происходит в первые дни и тогда кис-
лород весь расходуется. Апельсиновый сок при экстракции со-
держит 0,5% воздуха (объемно), а после деаэрации — 0,05%.
Анаэробное разрушение витамина С ускоряется сахарозой
и фруктозой, при этом образуется фурфурол. Процесс образо-
вания фурфурола ие зависит от pH, но скорость повышается в
диапазоне pH 3—4. Вот почему желательно добавлять в кон-
сервы достаточное количество витамина С с таким расчетом,
чтобы после 8—15% потерь при консервировании остальное ко-
личество стабильно сохранялось в течение 12 мес.
Если в продукте содержатся антоцианы, то потери витамина
С увеличиваются. Земляника суммарно теряет 40—60% в про-
цессе консервирования и хранения в течение 4 мес при 37 °C.
Витамин С в малине н землянике более стабилен. Апельсино-
вый сок теряет от 3 до 30% витамина при 5°C через 16 дней,
а яблочный сок — 5% через 4—8 дней и 95% через 16 дней.
Вариации в условиях хранения отдельных бутылок могут
привести к большой разнице в потерях, иногда в 2 раза.
Кинетика деградации витамина С характеризуется следую-
щим. Считают, что реакция термического разрушения подчи-
няется закономерности первого порядка, но, по-видимому, в раз-
личных продуктах механизм неодинаков. Имеется номограмма
скорости разрушения при различных условиях и математическая
модель процесса разрушения с учетом влияния температуры,
влаги и кислорода. Учтены и аномалии, которые объясняются
разницей в механизмах разрушения в зависимости от конкрет-
ных условий. Параллельно окислению разрушение связано с ие-
фермеитативным побурением, при котором энергия активации
обычно нарастает с уменьшением влаги в продукте. При хране-
нии сушеного сока и апельсинов потери идентичны для проб с
воздухом и без воздуха в упаковках. Механизм разрушения,
возможно, зависит от влажности — окисление при низкой влаж-
ности и побурение при высокой влажности. Потери в сушеной
капусте протекают по реакции первого порядка и нарастают с
температурой- Температура, однако, не очень влияет на потери
в сушеном картофеле.
Пока трудно составить математическую модель реакции раз-
рушения, потому что, нвпример, скорости деградации АК и
ДГАК очень различны между 15 сортами стручковой фасоли,
консервированной в жестяных байках за 8 мин при 124 °C. Один
456
-сорт теряет 100% АК и 75% ДГАК, другой соответственно толь-
ко 25 и 25%. При 116 °C за 25 мин второй сорт теряет больше
АК, чем первый, но меньше ДГАК-
В молоке при 10 °C теряется 5% сульфитов и 30% АК-
АК применяется в качестве антиоксиданта и стабилизатора
для многих пищевых продуктов и напитков. Побурение плодо-
вых соков и плодовых консервов связано с полифенолоксндазой,
которая превращает орто-фенолы в орто-хиионы в присутствии
кислорода. Если фермент разрушается, ингибитором побурения
может служить АК, которая редуцирует орто-хииоиы, окислен-
ные полифенолоксндазой до ее инактивации. Для этой цели не-
обходимо 150—200 мг/л. Около 2/з АК могут оставаться после
консервирования продукта.
Для этой цели А К используется прн замораживании и сте-
рилизации плодов, замораживании рыбы (1 г/кг), прн производ-
стве квашеной капусты и других видов квашения, при замора-
живании полуготового картофеля, в качестве антиоксиданта
растительного масла при жарении и т. д. Для предохранения от
побурения сырого очищенного картофеля она мало эффективна.
В качестве восстановителя АК способствует сохранению
красного цвета мяса при производстве копченых колбасных изде-
лии, обработанных нитратами и нитритами. АК превращает
метмиоглобнн в миоглобин, а также блокирует образование кан-
церогенных нитрозаминов, образованных нитритом и амином.
При обжарке бекона 20—30% АК разрушается при 170 °C через
6 мни. При хранении бекона в замороженном состоянии потери
составляют 1% через 7 дней.
При обработке мяса применяют 150—500 мг АК иа 1 кг
сырья в зависимости от желаемого цвета. Часть АК остается в
свободном виде. Будучи очень лабильной, АК служит индика-
тором термических повреждений других компонентов. Если поте-
ри АК малы, то для других компонентов оии также очень ма-
лы или их вообще нет. Если, однако, АК разрушена, это ие зна-
чит, что другие компоненты разрушены.
Витамин D. Принято считать его стойким. Разрушают его
окисленные жиры, но он стоек в копченой рыбе, пастеризован-
ном и стерилизованном молоке и сушеных распылением яйцах.
При сушке разрушается примерно 25—35% витамина D. О нем
имеется весьма скудная информация. Отсутствуют н экспрес-
сные, точные методы количественного определения витамина D.
Витамин Е. Необходимые для человека количества этого ви-
тамина поступают с ежедневным рационом, он является эссен-
циальным фактором питания. Восемь соединений входят в груп-
пу витамина Е: а-, р-, у- и б-токоферолы; а-, р-, у- и б-токотри-
ф’еролы. Каждое из этих соединений имеет различную Е-вита-
минную активность. Активность витамина Е выражается в а-то-
«оферольном эквиваленте, активность которого принимается за I.
Активность у-тскоферола 0,08; а-токотриферола — 0,21; у-токо-
триферола — 0,01.
457
Витамин Е является жирорастворимым, водой ие экстрагиру-
ется. Он является естественным антиоксидантом в растительном
масле, легко разрушается под действием воздуха и света; теп-
лота, медь ускоряют процесс. Скорость разрушения его, однако
невелика, и потери при переработке незначительны, даже при
температуре жарения. Но если жареные продукты заморажива-
ются, тогда потерн при хранении значительны. Несмотря на то
что потери при жарении пищевых продуктов составляют всего
10%, масло, адсорбированное продуктом, в процессе храиеиия
легко теряет витамин Е даже при —12 °C. Жареный картофель
теряет 48% через 2 недели при комнатной температуре, до 70%
через 4 недели и 77% — через 8 недель. При температуре —12 °C
потери через 4 недели составляют 63%, через 8 недель — 68%.
Свободный токоферол медленно окисляется на воздухе, в то
время как эфиры более стойки. Так, например, ацетат токофе-
рола разрушается на 10—20%, а при этих же условиях токофе-
рол разрушается полностью.
Прн варке разрушается 30% токоферола шпината, капусты,
моркови, потерн в процессе стерилизации также значительны.
Пантотеновая кислота (ПК). Имеет оптимальную стойкость
При pH 6—7. Более стабильна прн более высоком pH, но чув-
ствительна при pH 3—4. Стойка против теплоты н света.
При бланшировке картофеля н моркови, при сушке карто-
феля потери незаметны, при сушке лука достигают 10%.
Витамин В12 (цианкобаламии). Устойчив при нагревании в
Кислой и нейтральной среде. В молоке теряется около 10% при
пастеризации в результате взаимодействия с витамином С и
сульфгидрильными соединениями, полученными из денатуриро-
ванных протеинов и глутатиона. В отсутствие кислорода потери
ие наблюдаются. На витамин В12 оказывают влияние как окис-
лители, так и редуцирующие вещества. Замороженные мясо и
рыба теряют до 20% В12. При стерилизации потери составляют
10—20%.
Биотии (витамин Н). Стоек при нагревании, в разбавленных
кислотах и щелочах и иа воздухе, ие ин активируется перокси-
дазой Прн сушке и стерилизации молока н при стерилизации
рыбы стоек.
БЕЛКОВЫЕ ВЕЩЕСТВА
Сведения об изменении белковых веществ при консервиро-
вании противоречивы. По одним данным, большинство процес-
сов мало влияют иа качество белков, по другим — белки легко
повреждаются, даже при легкой обработке. Кроме того, при по-
вреждении мало затрагивается пищевая ценность.
Изменение аминокислот. Лизин — одна из наиболее чувстви-
тельных аминокислот. Цистин и метионин тоже очень чувстви-
тельны. Аминокислоты с боковой цепью (например, лизин, арги-
нин, триптофан, гистидин) могут связываться с ред^цируюши-
458
ми веществами. Полученные соединения ие гидролизуются, не-
смотря на то что они фактически содержатся в связанной фор-
ме. При нагревании казеина, содержащего 4% влаги, с глюко-
зон 24 ч при 90 °C значительно понижается количество II ами-
нокислот: метионина — иа 25%, аспарагиновой и глутаминовой
кислот, треонина, серина, глицииа, гистидина и аргнннна — на
25—30%, лизина и аланииа — на 85%, Большие потери наблю-
даются при 80 %-ной влажности. Присутствие глюкозы всегда
увеличивает потери. При влажности 4% потери лизина в 2ра-
за больше в присутствии глюкозы (потери нарастают от 13 до
22%). На другие аминокислоты глюкоза влияет мало. В отсут-
ствие глюкозы потери цистина, метионина, тирозина и аргинина
прн влажности 4% составляют 10—20%.
При стерилизации и хранении пищи некоторые аминокисло-
ты связываются с различными субстанциями и полученные со-
единения ие расщепляются ферментами в желудке, ио гидроли-
зуются кислотами при их количественном определении.
Полезность белков зависит от минимального присутствия в
них дайной аминокислоты с точки зрения потребностей орга-
низма. Некоторые аминокислоты называются лимитирующими,
потому что от них зависит синтез белков в тканях человека. Ес-
ли данная кислота содержится в избытке в данном белке и про-
дукте и разрушается лишь избыток, тогда она не является ли-
митирующей.
Лизин — лимитирующая кислота в большинстве зерновых
продуктов, серусодержащне аминокислоты (метиоинн и цистин)
являются лимитирующими для большинства пищевых продук-
тов. В целом ежедневная диета человека лишена преимущест-
венно серусодержащих аминокислот.
При потреблении различных пищевых продуктов происходит
взаимное дополнение аминокислотного состава и балансируются
дневные потребности.
Повреждение белковых веществ при консервировании. При-
нято считать, что прн технологической обработке и консервиро-
вании пищн происходят следующие основные повреждения бел-
ков:
при медленном нагревании наступает денатурация без поте-
ри пищевой ценности. Специфические биологические свойства
протеиновой молекулы, ее ферментативная и гормональная ак-
тивность теряются. Изменяются физические и химические свой-
ства. Например, фибриллярные белки изменяют свою эластич-
ность, сгнбаемость и длину. Глобулярные протеины изменяют
растворимость, вязкость, осмотические свойства и электрофоре-
тическую подвижность, цепь разгибается с высвобождением ре-
активных групп — амнно-» гидрокси-, карбоксильных и сульф-
гидрильных. Эти изменения в молекуле протеинов изменяют
свойства пнщи, но ие влияют иа ее пищевую ценность. Так,
у сваренного яйца пищевая ценность сохранена, ио свойства
протеина изменены;
459
медленное нагревание в присутствии редуцирующих веществ
приводит к созданию связей между крайними е-аминогруппами
лизина и редуцирующими веществами. Полученный комплекс
не может гидролизоваться пищеварительными ферментами. На-
пример, если лизин и глюкоза связываются, комплекс ие рас-
щепляется пищеварительными ферментами, ио при гидролизе
кислотой во время химических анализов связь между ними раз-
рывается. Это происходит, например, при реакции Майяра;
продолжительное нагревание редуцирует наличие и других
аминокислот, за исключением лизина, с которым редукция мо-
жет произойти и в отсутствие редуцирующих веществ. В таких
случаях цистин очень чувствителен и может превратиться в
меркаптан, диметилсульфид н диметилдисульфид, при этом по-
нижается и переваримость белка. Свободные аминогруппы ли-
зина и аргинина, находящихся в структуре самого белка, мо-
гут вступать в реакции со свободными кислотными группами
аспарагиновой и глутаминовой кислот. Аминокислоты могут
реагировать с сульфогруппами, особенно с цистниом, и в мень-
шем степени с метионином и имидазольным кольцом гистидина.
Фосфородизфирная связь может образоваться между двумя
гидроксильными остатками. Так же может образовываться лак-
тонное кольцо между крайним карбоксилом аминокислоты и
данной гидроксиаминной кислотой. Аминокислоты могут всту-
пать в реакции с продуктами окисления жиров;
очень продолжительное нагревание вызывает деструкцию
аминокислот путем полного их разложения илн рацемации и
образования перекрестных связей между отдельными аминокис-
лотами, в результате чего образуются пол на минокислотные
комплексы. Это происходит при температурах 180—300 °C, при
которых, например, осуществляется жареине мяса и рыбы;
при обработке в щелочной среде и окислении белки также
повреждаются.
Реакция Майяра включает в себя конденсацию между ами-
ногруппами аминокислот протеинов или пептидных связей, или
даже свободных аминокислот с альдосахарами. Первый этап
реакции приводит к образованию бесцветных соединений, кото-
рые после этого образуют коричневые пигменты путем комплек-
сообразования. Вот почему эта реакция называется реакцией
иефермеитативного побурения. SO2 и другие антиоксиданты мо-
гут предотвратить образование цветных веществ, ио не мешают
образованию бесцветных амииосахарных соединений. Таким об-
разом, они предохраняют продукт от потерь качества его про-
теина.
Различные группы соединения — альдегиды, кетоны и реду-
цирующие сахара — связываются с аминогруппами в альдольной
Конденсации и образуют шиффовую базу и затем Л'-замещеинып
гликозиламин. Эти соединения подвергаются перегруппировке
Амадори. На этом этапе образовавшиеся соединения все еще
бесцветны и реакция обратима. Третий этап — это деградация
460
Штрекера, при которой теряется молекула СО2 и образуются
альдегиды. Следует конденсация этих альдегидов илн нх кон-
денсация с сахарными фрагментами или различными продук-
тами, полученными в результате деградации, протекающей в-
термически обработанных пищевых продуктах, что ведет к об-
разованию коричневых пигментов. В промежуточных реакциях
образуются редуктоны, которые мешают индофенольиому мето-
ду определения аскорбиновой кислоты.
Первое относительно стабильное образование при реакции
Майяра — по-видимому, 1-деокси-2-кетоза (лизиккетоза), кото-
рое не может гидролизоваться пищеварительными ферментами^
и лнзии теряет биологическую активность. Кислотный гидролиз
этого соединения освобождает половину лизина с образованием
20% фуразииа [е #(2-фурозилметил)-L-лизин] и 10% пиридо-
зииа [е(1,4-дигидро-3-гидрокси-4-оксо-6-метил-1 пиридил-L-Hop-
леицин)].
На хроматографической колонке фуразии появляется с арги-
нином, а пиридозин перед лизином, между основными (базис-
ными) аминокислотами. Появление фуразина, таким образом,,
означает, что часть лизина стала биологически неактивной. Ли-
зиновый пик частично обусловливается наличным лизнном и
частично лизнном, освобожденным от лизинофруктозного ком-
плекса.
Степень реакции Майяра, протекающей в белках, зависит от
содержащих серу аминокислот. По реакционной способности
следующим за лизином стоит цистин. В жареном мясе установ-
лены все аминокислоты, за исключением лизина. При нагрева-
нии белка при 115 °C за 27 ч разрушается 50% цистина, а пр»
145 °C — почти весь цистин, ие найден также и метионин. Цис-
тин в сое легче всего разрушается при нагревании, но другие
кислоты тоже повреждаются. Нагревание при 121 °C за 4 ч сое-
вого блюда с сахарозой и без сахарозы показало, что без саха-
розы, когда реакция протекает в самом белке, 37% аспарагино-
вой кислоты и 24% глутаминовой кислоты переходят в неактив-
ную форму. Прн наличии сахарозы 86% цистииа, 41% метио-
нина, 47% гистидина и 15% фенилаланина, треонина и лейцина
инактивированы.
Термическая обработка может превратить цистеин в цистин,,
метионин в метионинсульфон, причем обе вновь образовавшиеся
субстанции являются неиспользуемыми человеческим организ-
мом. Метионин может реагировать с фруктозой и образовывать
1 -деокси-1 метиоиин-П-фруктозу.
Метионин и цистеин содержатся в полностью биологически
активной форме в свежем свином и говяжьем мясе, в свежей
сыворотке. Содержание метионина и цистеина не изменяется
при нагревании, но понижается их биологическая активность.
Так, например, если в свежем молоке содержание метионина и
цистеина принять за 100%, то в подслащенном и концентриро-
ванном молоке нх соответственно 85 и 70%, в высушенном ме-
461
тодом распыления—100 и 90%, прн сушке в барабанной су-
шилке 80 и 90%.
Прн стерилизации скумбрии при 115 и 126 °C метионин био-
логичецки сохраняется соотаетственно на 100 и 80%, а цисте-
ин— на 35 и 25%.
При нагревании казенна вслед за лизином сильнее повреж-
дается мстноннн, как при нагревании во влажной среде, так и в
присутствии глюкозы. При нагревании казеина, имеющего 0.4%
влагн, при 90 °C в течение 24 ч количество метноиина уменьша-
ется иа 25%, прн влажности 8%—на 32%. Прн наличии глю-
козы в первом случае (0,4% влаги) происходит уменьшение на
32%, во втором случае — на 35%. Содержание цистеина при
любой влажности уменьшается на 60% в отсутствие глюкозы и
и а 100% в ее присутствии. Принято считать, что уменьшение
пищевой ценности окисленного казеина связано не только с
окислением метионина н цистеина, но и с формированием в по-
ля пептидных цепях связен, устойчивых против ферментативного
действия в пищеварительном тракте. Образование цнстеновой
кислоты в полипептидах ингибирует ферментативное освобож-
дение и других аминокислот.
Кроме кислорода воздуха, протеины могут повреждаться
различными окислителями (пероксид водорода, липидные пе-
рекиси), добавляемыми к пище. Прн повышенной температуре
окислители могут реагировать с аминокислотными остатками
белков н понижать нх биологическую активность.
Метионин чаще всего повреждается образованием сульфокси-
да, который в свободном нлн пептндно связанном виде может
частично замещать биологически метионин. Образуется также
и сульфон, который является биологически неиспользуемым.
Окисление может привести к полной деструкции триптофана
и частично тирозина. После окисления казеин не гидролизуется
полностью в организме н в нем уменьшается содержание про-
лина, глицина, валина, лейцина, гистидина и аргинина.
Молоко, обработанное 0,018 М Н2О2 и затем гидролнзован-
ное проиазой, дает 39% общего метионина в сравнении с 56%
наличного в необработанном молоке. Половина метионина окис-
лена до сульфоксида. Другие аминокислоты не затронуты.
Гидроперекиси, образованные ненасыщенными жирными кис-
лотами, расщепляются н дают кислоты, спирты и кетоны, кото-
рые реагируют с различными группировками белков. В модель-
ных системах, содержащих пероксиднрованиый метиловый ли-
нолеат и л изозим, найдены гистамин (образовавшийся из гисти-
дина), метионинсульфоксид и различные лизиновые продукты.
Подобные потери могут получиться прн хранении пищевых
продуктов, содержащих жиры. Например, содержание лизина
понижается на 90% в консервах из сельди, хранившейся 12 мес
прн 25°C, ио изменения ие наступают в атмосфере азота или в
отсутствие жиров.
462
Свободные радикалы, образованные в результате окисления
липидов, тоже реагируют с протеинами. А так ка’к окисленные
жиры могут реагировать с протеинами, протеины могут функ-
ционировать в качестве антиоксидантов жиров. Установлено,
что скорость окисления жиров может понизиться на 10% в при-
сутствии протеинов.
Для разрушения токсинов, улучшения функциональных ка-
честв продукта, при производстве белковых нзолятов и в ряде
других случаев приходится подвергать продукт обработке ще-
лочами. Но даже умеренная щелочная обработка может пони-
зить его пищевую ценность.
При pH ниже 8 в кипящей воде (100®С) н прн pH выше 10
и температуре 25 °C в белке, полученном из сельди, могут об-
разовываться внутренние связи, что ведет к образованию лнзин-
а л ан ина (днпептида), который отделяется при гидролизе белка.
Кроме того, при уменьшении содержания лизина и аланина по-
лученное соединение может проявлять и токсичное действие.
Прн варке в присутствии карбонатов может образоваться ор-
ннтнноаланин. При обработке разбавленным раствором аммиа-
ка или гидроксида натрия образуется р-амнноаланин и теряются
или уменьшается содержание цистнна, аргинина, треонина, се-
рина, изолейцнна и лизина. Лизин, метионин л изолейцин могут
рацемироваться, их D-изомеры не имеют пищевой ценности.
С ужесточением режима обработки разрушение белков ин-
тенсифицируется. Так, соевый белковый изолят и соя, обрабо-
танная при pH 12, разрушаются за 12 ч при 60 °C и за 4 ч при
40 °C. Наиболее чувствителен к температуре цистин. Содержание
БИ сон понизилось от 63 до 41%, а нзолята — до 24%. При на-
гревании проб казенна содержание БИ понизилось от 63 до 53„
а переваримость — от 100 до 90%. Белок из подсолнечного се-
мени, обработанный 0,2 н. раствором щелочи, повреждается, те-
ряя аргинин, треонин, серин, лизин и цистин, образуются лизин-
аланин, алоизолейцин и орнитин, а лизин рацемнруется.
При растворении легкорастворимого белка в растворе NaOH,
нагревании в течение 30 мин при 55 °C н преципитации I М рас-
твором НС1 при pH 4,8 и /=4°С разрушаются аргинин, лейцин,
цистин, серии, лизин и нзолейцин, поареждаются аспарагиновая
и глутаминовая кислоты, метионин, фенилаланин, пролин и ти-
розин.
Различные белки по-разному реагируют иа щелочную обра-
ботку в зависимости от числа н относительных позиции различ-
ных реактивных групп в самом белке. Например, в бедке из
рапсового семени найдено меньше лизниаланнна, чем в белке
из подсолнечного семени.
Кроме понижения пищевой ценности, возможно, что лизнн-
аланин после щелочной обработки оказывает и токсичное дей-
ствие, ибо доказано, что он повреждает почки подопытных жи-
вотных. В некоторых опытах это не подтвердилось. Его содер-
жание в различных вареных продуктах составляет от 50 мкг/г
463-
до 50 мг/г. Прн жарении яичного белка за 10 мнн образуется
350 мкг лизиналанина на 1 г белка, а высушенные яйца содер-
жат 1,8 мг. Концентрированное молоко содержит 150—860 мкг/г,
а соевый изолит 0—370 мкг/г. В этих опытах, по-вндимому, ли-
зина л а нни образуется единственно под действием теплоты, а ие
щелочной обработки.
Факторы, влияющие на разрушение белков при технологичес-
кой обработке. Были проаедеиы опыты с раствором, содержа-
щим смесь казеина натрия и глюкозы, который был высушен
сублимацией до 15—18% влаги. После растворения и хранения
при 37°C и относительной влажности 70% смесь потеряла
большую часть своих реактивных аминогрупп. Реакцию удалось
несколько замедлить, понизив pH раствора с 7 до 3. Эта же
смесь через 30 мин потеряла 90% своих реактивных амино-
групп, биологическая ценность снизилась с 0,78 до 0,39, а пере-
варимость уменьшилась на 9%.
Воздействие на аминокислоты зависит от вида пищи и усло-
вий. Указанная смесь казеина и глюкозы теряет лизин прн уме-
ренном нагревании. Прн повышенном нагревании теряются серу-
содержащие аминокислоты и в меньшей степени остальные. Мя-
со и рыба теряют главным образом S-амниокислоты.
Разрушение лнзнна при 4 °C происходит в большей мере при
влажности 14% по сравнению с влажностью 10%. Сухие ма-
териалы относительно более устойчивы против нагревания,
а варка в большом количестве воды влияет мало.
Сухое цельное молоко с влажностью 4,7% сохраняло свою
биологическую ценность и переваримость в течение 184 сут. При
влажности 7,3% биологическая ценность понижается от 0,84 до
0,69 всего за 69 дней. Вот почему влажность такого молока
должна быть не больше 5%, чтобы оно могло сохранить свой
аромат и растворимость и чтобы степень разрушения протеинов
понизилась. Для того чтобы свести потерн белка ниже 10% за
6 мес, необходимы температура хранения—1°С и относитель-
ная влажность 60% или температура 10°C и относительная
влажность 40%. Для более продолжительного периода хране-
ния необходима более низкая температура. При —15 °C в те-
чение двухгодичного хранения нет значительных изменений ка-
чества белка.
Редуцирующие сахара — один из важнейших факто-
ров понижения пищевой ценности белков и особенно при уме-
ренном нагревании. Казеин, нагревавшийся самостоятельно до
120 °C, стоек, а в смеси с глюкозой — нестабилен даже при
10°С. В процессе хранения клейковины при 10 °C БЦ понижа-
ется с 0,55 до 0,18.
Влияние может также оказывать относительная чистота ис-
пользованных материалов. Например, торговый лактоальбумии
содержит 5% редуцирующих сахаров, и если он удаляется про-
мывкой, протеин становится более стойким против термического
-464
I разрушения. Промытый казеин более стоек, чем казеин, содер-
| жащнй лактозу»
Даже небольшие количества редуцирующих веществ вызыва-
ют разрушения, что видно на примерах опытов с высушенными
яйцами прн их хранении. Хотя они содержат всего 1,2% глюко-
зы, если ее удалить, яйца становятся более стойкими. Неболь-
шие количества рибозы (0,4% в расчете на сухое вещество) вы-
зывают большие потери белков. Белок плазмы устойчив против
нагревания при 85 °C в течение 27 ч, но если прибавить немно-
го рибозы, повреждения уже через 1 ч становятся значительны-
ми. Установлено, что 0,8 моль лизина связывается с 1 моль ри-
бозы (0,3% рибозы реагирует с 2% лизина).
Быстрее всего реагирует ксилоза, затем арабиноза, глюко-
за, галактуроковая кислота, лактоза, мальтоза и фруктоза.
Фруктоза обладает 10% реактивности глюкозы. Разрушающий
эффект сахарозы объясняется ее гидролизом, при котором об-
разуются глюкоза и фруктоза. Она на казеин не действует, но
сильно увеличивает потери лизина прн нагревании соевого изо-
лита н арахисового изолята.
Аминокислоты могут реагировать с редуцирующими вещест-
вами, которые образуются при окислении жиров в пищевых
продуктах.
Время — температурная обработка тоже имеет
значение. Понижение качества белков происходит даже при
комнатной температуре, если продукты хранятся продолжитель-
ное время. Смесь казеина и глюкозы разрушается при 37 °C.
, В процессе хранения при 40 °C, относительной влажности 60%
в пластмассовых упаковках под частичным вакуумом потеря ли-
। зина следующая (в %): в молоке в виде порошка — 88; в про-
дукте из хлопкового семени — 36; в арахисовом продукте — 33;
I в муке — 43; в рисе—18; в сорго — 40; в соевом продукте — 8.
। Ускорение разрушения под влиянием теплоты очень боль-
I шое. Разрушение смеси глюкозы прн 37 °C происходит в 100 раз
' быстрее, а при 70 °C — в 9000 раз быстрее, чем при 10 °C. При
нагревании чистых белков они стойки до определенной крити-
ческой температуры, после чего разрушение нарастает с повы-
шением температуры. Казенн стоек до 120 °C, после этой тем-
пературы разрушение пропорционально повышению температу-
ры. Даже в присутствии редуцирующих сахаров, если нагрева-
ние кратковременное, эффект разрушения невелик. Казеин, ав-
токлавированный с глюкозой (50:1) при 121 °C, слабо разру-
шается, а переваримость понижается от 95 до 92% через 45 мин
и до 85% через 135 мин.
Потери реактивных аминогрупп описываются в аррениусо-
вых координатах в зависимости от температуры.
Другой фактор — состав продукта. Вот почему резуль-
таты, полученные на основании модельных систем, недействи-
тельны в полной мере для продуктов, представляющих сложную
i смесь различных реактивоспособных веществ.
30-205
465
В результате реакции Майяра понижается содержание
некоторых эссенциальных аминокислот, следовательно, снижа-
ется и качество белка, в том числе его питательность. Перевари-
мость белков уменьшается, так как не могут гидролизоваться
некоторые аминокислотные связи, созданные в результате реак-
ции Майяра. Это приводит к выбрасыванию нз организма це-
лых фрагментов пептидов, которые не гидролизовались в пи-
щеварительном тракте. Возможно, что некоторые нз них адсор-
бируются в кишках, ио они выбрасываются с мочой. Этим, а не
только пониженной переваримостью белков, объясняется боль-
шое снижение их пищевой ценности
Скорость освобождения аминокислот из белков, которые под-
вергались нагреванию, вероятно, меньше, чем снижение их по-
лезности прн синтезировании белков. Точно так же негидроли-
зованные в желудке пищеварительными ферментами пептиды
мешают адсорбции в тонких кишках аминокислот, частично ин-
гибируют пищеварительные ферменты, замедляют транспорти-
ровку аминокислот из пищеварительного тракта в ткани и клет-
ки и т. д. Эти факты подтверждены опытами с изолированными
из тонких кишок клетками. В связи с этим доказано, что на-
гревание триптофана с глюкозой ведет к нарастанию концентра-
ции фруктозо-Ь-триптофана с последующим ингибированием им
абсорбции триптофана в тонких кишках. Побуревшие абрикосы
тоже вызывают уменьшение скорости роста подопытных живот-
ных. Наступает и известное повреждение печени подопытных
животных, о котором можно судить по понижению уровня неко-
торых ферментов, характерных для печени.
Доказано, что разрушение белков подавляет активность дн-
сахаридов, щелочной фосфатазы и некоторых дипептидаз в му-
козе тонких кишок, повышает содержание липидов в печени и
усиливает активность гепатитной трансаминазы. Опыты прово-
дились с термически поврежденными белками и белками, по-
врежденными прн хранении яичного альбумина, содержащего
глюкозу. Смесь сохранялась прн 37 °C н относительной влажно-
сти 68%. Через 10 дней смесь имела пониженную биологичес-
кую ценность, хотя очевидного побурения не было. Установлено,
что изменения претерпели преимущественно лизни и аргинин.
Некоторые придерживаются мнения, что продукты реакции
Майяра токсичны, но это не доказано. Водорастворимые про-
дукты этой реакции отличаются токсичностью от продуктов, со-
держащихся в разрушенных белковых комплексах. Растворимый
комплекс фруктозолизина, например, абсорбируется тонкими
кишками и удалнется с мочой в неизменном виде, но раствори-
мый комплекс поврежденных белков вообще не абсорбируется.
Кормление животных нагретой смесью белка и глюкозы не по-
давляет, но замедляет их рост. Такой же результат получен и
при кормлении животных нагретым молоком.
Реакция Майяра вызывает и положительные изменения неко-
торых продуктов, формируя желательный цвет, аромат н вкус.
466
Это происходит, например, при обжарке. И хотя при обжарке
теряются некоторые аминокислоты, общий эффект положителен
за счет улучшенного качества и достигнутого специфического
цвета и вкуса продукта. Реакция Майяра может использоваться
для специфических целей, например для добавления редуциру-
ющих веществ к пище.
Другим примером является производство ароматических сме-
сей, имитирующих запах жареного цыпленка или мяса. Цис-
теин и рибоза продуцируют аромат жареной свинины, рибоза и
аминокислоты — аромат телятины, лизин илн цистеин с фура-
ном— аромат мяса и т д. Глюкоза, нагретая с глицином, дает
аромат свежевыпеченного хлеба, с амннобутировой кислотой —
аромат кленового сока, метионовые продукты разложения дают
аромат картофеля.
Летучие вещества, выделяемые нз жареных овощей, явля-
ются альдегидными дериватами аминокислот — аланина, вали-
на, лейцнна и т. д. Менее приятные запахи связаны с наличием
продуктов штрекеровой деградации серусодержащих аминокис-
лот. Такими продуктами являются метил мер каптан, днметил-
сульфнд, метилсульфид и т. д.
При нагревании арахисовых изделий при 120 °C в течение 10,
20 и 30 мин с целью улучшения аромата установлено, что по-
лучается приятный аромат, но присутствующая сахароза явля-
ется причиной значительных повреждений. Содержание тиамина
уменьшается на 50, 60 и 70% за соответствующее время, рибо-
флавина— на 10, 30 и 40%, эффективная переваримость — на
1,75—1,66; 1,55 и 1,42. Снижение БЦ связано с уменьшением
содержания лизина: 3,0; 2,5 и 1,7% массы белка за соответ-
ствующие периоды времени обработки при 120°C.
Углеводы в сравиеннн с лабильными компонеитамн (на-
пример, витаминами) рассматриваются как стабильные прн
переработке и консервировании пищевых продуктов. Имеются,
эднако, потери при отмывании и разрушении, но это потери
энергетического характера, поэтому эта проблема ие вызывает
большого интереса.
У некоторых пищевых продуктов уменьшается количество
крахмала и увеличивается содержание сахара. При обжарке
(120 °C в течение 150 мин) уменьшается количество общих уг-
леводов н белков фасоли, а также аминокислот в результате их
участия в реакциях, приводящих к образованию коричневых пиг-
ментов. Содержание сахара уменьшается от 10,8 до 9,2%, крах-
мала— от 34 до 31% (сначала крахмал превращается в декст-
рин, а затем в редуцирующие сахара). Потери в результате
превращения одного углерода в другой зачастую могут иметь
положительный эффект, если в результате этих превращений
улучшается усвояемость углеводов после обработки.
Избыточное нагревание может привести к образованию не-
желательных продуктов. При стерилизации могут образоваться
левулиновая кислота, редуктоны и 5-гидроксиметилфурфурол,
30*	467
приводящие к окрашиванию пищевого продукта. Это, однако, не
отражается на пищевой ценности продукта.
Минеральные солн стойки к внешним воздействиям»
но могут теряться при водной обработкео Содержание кальция
в моркови, фасоли и капусте может уменьшиться на 12—40%.
Количество железа прн бланшировке уменьшается иа 17%,
а кальция — на 5%. Наблюдаются большие потери при раз-
мораживании от вытекания соков, пря посоле от экстракции
соков, при копчении от вытекания соков н при других техноло-
гических процессах.
Жиры претерпевают многие структурные изменения, кото-
рые имеют большое значение скорее для изменения вкуса пи-
щи, чем для ее пищевой ценности. Пищевая ценность жиров вы-
ражается в том, что они являются поставщиком энергии за счет
триглицеридов и содержат эссенциальные жирные кислоты. Не-
которые жиры содержат витамины в растворенном состоянии и
нх разрушение приводит к понижению биологической ценности
жиров. Сами жиры, как и эссенциальные жирные кислоты, мо-
гут разрушаться, что тоже приводит к понижению пищевой
ценности липидов. Продукты расщепления жиров, со своей сто-
роны, разрушают белки, что является дополнительным отрица-
тельным эффектом воздействия на биологическую ценность пи-
щевого продукта в целом.
В жирах могут образовываться перекисные вещества иа базе
автоокисления, химических и ферментативных катализаторов
(естественно содержащиеся липоксидазы, называемые еще ли-
поксигеназы) или в результате деятельности некоторых микро-
организмов. Этн изменения протекают относительно медленно,
поэтому ухудшение качества наблюдается в основном при про-
должительном хранении, а не во время технологической обра-
ботки. Исключение составляют повреждения в процессе обжар-
ки при высоких температурах. Прн умеренных температурах из-
менения небольшие, но если жарение протекает продолжитель-
ное время в одном и том же жире, то наступает кумулятивный
эффект и накапливается много продуктов расщепления.
Окислительные н гидролитические изменении жиров могут
ухудшить аромат пищи даже тогда, когда жиров содержится
немного. Так, в овощах, картофеле и шпинате (0,1—0,6%) нена-
сыщенные кислоты окисляются очень легко.
Автоокисление начинается с образования гидроперекисей,
процесс катализируется медью и другими металлами и гемати-
новыми веществами, а также ускоряется светом, теплотой н ра-
диацией различными лучами. Реакция окисления порождает
цепную реакцию изменений, приводящих к образованию щелоч-
ных гидроперекисей, которые разрушаются короткоцепными аль-
дегидами, кетонами и кислотами, способными образовывать по-
лимеры с неприятным запахом прогорклости.
Во время образования перекисей возникают свободные ра-
дикалы, реагирующие с белками и витаминами, а также с фер-
468
ментами и другими жирами, не претерпевшими изменения. Осо-
бенно чувствителен к перекисям витамин А. Предохранительный
эффект против действия перекисей оказывают антиокислители,
которые, вероятно, быстро реагируют со свободными радикала-
ми н таким образом предохраняют реакцию от ее следующих
этапов и от дальнейшего распространения и развития цепной
реакции.
Растительные материалы, и особенно стручковая фасоль, го-
рох, зерновые продукты, а также семена, нз которых добывают-
ся жиры, содержат фермент липоксидазу, который является сти-
мулятором образования перекисей. Этот фермент специфичен
для жировых кислот и цис-цыс-метиленовымн дненовыми связя-
ми (например, линолевая кислота). Он вызывает их окисление
и может привести к изменениям пищевых качеств. Пища при
этом приобретает неприятный запах. Вот почему инактивация
ферментов предохраняет пищу от процессов автоокнсления и от
понижения ее качества.
Влага может влиять на этн процессы в двух направлениях —
интенсифицировать или ингибировать. Низкая влажность зер-
новых продуктов ускоряет прогоркание, сухих яиц н сухого мо-
лока (менее 2%) — ингибирует процесс.
Термическая обработка разрушает ферменты. Окисление, од-
нако, может продолжаться даже в охлажденных жнрах и явить-
ся причиной ухудшения качества замороженных пищевых про-
дуктов, содержащих жиры, и возможных потерь жирораствори-
мых витаминов при холодильном хранении.
При температурах жарения разрушение жиров происходит
очень быстро и образуется ряд летучих карбонилов, гндрокси-
кислот, кетокислот, эпоксикислот и оксиполимеров. Полимериза-
ция может протекать в отсутствие кислорода с образованием
циклических соединений и более высокомолекулярных полиме-
ров. Установлено, что последние соединения могут способство-
вать появлению токсичности у нагретых жиров и у жареных
продуктов.
Эффект окисления жиров может выразиться в появлении не-
приемлемых по вкусу и аромату компонентов, формировании
токсичных компонентов, понижении пищевой ценности н др.
При технологической обработке и консервировании уменьше-
ние питательной ценности жнров незначительно или почти от-
сутствует. С другой стороны, нх изменения могут продолжаться
н при низких температурах.
При нормальной термической обработке почти не изменяют-
ся жиры молока, мяса и янц, когда обработка осуществляется
обычным способом или микроволнами. Жарение вызывает не-
значительный эффект или его вообще нет. При низких темпера-
турах окисление жиров не останавливается. Прогоркание замо-
роженного свиного мяса, например, связано с полинасыщенны-
мн жирными кислотами. Жиры мяса птицы меньше насыщены,
чем жнры говядины и баранины, и менее стабильны. Их стой-
469
кость может повыситься при подаче токоферолов с кормом
птиц.
Перекиси легко распадаются при комнатной температуре, не-
стойки при низких температурах. Их реакция заключается в
разрушении большинства токоферолов во время хранения в за-
мороженном состоянии и при комнатной температуре.
Витамины (ретинол, каротиноиды, холекальциферол и то-
коферолы), присутствующие в подсолнечном масле н жирах,
легче претерпевают окисление, чем сами жиры. Это предпочти-
тельное окисление придает токоферолам качества антиоксидан-
тов в отношении жиров. Витамины в натуральном виде содер-
жатся во многих растительных жирах. В ряде случаев их при-
бавляют в масла н пищу. Ими можно обогащать корм птиц, тем
самым они будут служить антиоксидантами мышечных жиров.
Их действие в качестве антиоксидантов ведет, одиако, к их
деструкции. Токоферолы с более низкой витаминной активно-
стью являются лучшими антиокислителями по отношению к
жнрам.
Аскорби л пальмитат тоже прибавляется в качестве антиокси-
дантов и действует совместно с токоферолом. Количество этих
двух прибавленных витаминов, взятых вместе, очень мало, и они
ие имеют существенного значения для прямого повышения пи-
щевой ценности жиров, а также для косвенного путем уменьше-
ния степени окисления самих жиров.
При окислении жиров окисляются витамины, содержащиеся
в них. Это ведет к общему понижению их биологической цен-
ности.
Некоторые ненасыщенные жирные кислоты яв-
ляются эссенциальными, так как они не могут синтезироваться
в организме человека. Это — линолевая, линоленовая и арахидо-
новая кислоты. Первые две кислоты найдены в овощном масле,
и в организме человека могут превратиться в арахидоновую
кислоту, почему она и относится к эссенциальным кислотам.
Она представляет собой цис-ццс-метнлен прерванный изомер,
который, вероятно, необходим для днеты. Вот почему окисление
ее двойных связей, или ее изомеризация, приводит к понижению
пищевых свойств жиров и пищи, в которой она содержится.
Практически организм человека не испытывает недостатка в
эссенциальных жирных кислотах, ибо потребность в них очень
мала, всего 1 г в день. Поэтому разрушение их при технологи-
ческой обработке большого значения не имеет.
Вероятно, полиненасыщеиные жирные кислоты обладают
свойством, аналогичным свойству эссенциальных ненасыщен-
ных жирных кислот и кислот с Сао:5 и Сие. Есть доказательства,
что отношение пол ине насыщенных жирных кислот к насыщен-
ным (2:1) в диете эффективно для снижения холестерина в
крови, что может снизить риск сердечных заболеваний. Обра-
ботка жиров может влиять на их пищевую ценность, изменяя
тип и соотношение жирных кислот е пищевых продуктах.
470
Рафинация растительного масла не ухудшает его ценности,
хотя н удаляет фитостеролы, которые понижают содержание хо-
лестерина в крови. Однако количества, в которых они присутст-
вуют, даже в сыром подсолнечном масле так малы, что могут и
ие оказывать существенного влияния на предотвращение обра-
зования холестерина.
Гидрогенизация масел может привести к насыщению поли-
ненасыщениых жирных кислот, а также вызвать изомеризацию
с последующими потерями биологической активности.
Высокие температуры жарения разрушают лабильные угле-
родные цепи полнненасыщенных жирных кислот, ио потери ма-
лы, вероятно, благодаря действию натуральных н прибавлен-
ных антиоксидантов. При жарении чипсов за 12 мнн при 185±
±5 °C с прерыванием процесса на пять дней в течение 7,5 ч все-
го общего процесса нагревания использовалось отдельно масло
нз подсолнечника, кукурузы, хлопка. В подсолнечное масло при-
бавлялись в качестве антиоксидантов пропил галл ат, лимонная
кислота н пропиленгликоль, в кукурузное — изопропиловый цит-
рат н метиловый силикон, а в хлопковое масло аитиоксндантов
не прибавлялось. Прослежено нзмеиенне отношения линолевой
кислоты и других кислот, входящих в структуру триглицеридов
этих масел. В общем изменения составили от 72 до 70% для под-
солнечного, от 57 до 51% для кукурузного и от 56 до 49% для
хлопкового масла. Жиры, извлеченные из готового жареного
картофеля, содержат несколько меньше линолевой кислоты при
обжарке в хлопковом и подсолнечном маслах, чем в кукурузном
масле. Это, возможно, связано с окислением протеинов на по-
верхности чипсов. Установлена также большая разница в ко-
личествах разрушенной линолевой кислоты при обжарке. Прн
190 °C понижение содержания линолевой кислоты от 67 доходит
до 61% после трех последовательных жарений Нагревание до
257°C произошло за 30 мин, а охлаждение до 60 °C за 55 мии.
За время обжарки содержание жирных кислот уменьшается от
91 до 78% общего количества жирных кислот в подсолнечном
масле, от 67 до 42% в кукурузном, от 41 до 36% в арахисном и
от 62 до 50% в соевом масле.
В процессе жарения картофеля в домашних условиях при
205 °C в течение 15 мин в кукурузном масле содержание полине-
насыщениых жирных кислот уменьшается от 67 до 54%. В про-
цессе жарения мяса цыплят в больничной кухне в течение 2,5 ч
при 191 °C в хлопковом масле их количество понижается от 66
до 35%.
В процессе жарения мяса цыплят в больничной кухне в те-
чение 1 ч, а затем картофеля за 0,5 ч при 191 °C происходит
снижение содержания полнненасыщенных жирных кислот от 66
до 58%.
Нагревание в кукурузном масле при 191 °C в течение 3 ч сни-
жает количество полнненасыщенных жирных кислот от 66 до
55%.
471
Установлено, что открытая поверхность, продолжитель-
ность и температура нагревания, а также внд жнров, содержа-
щихся в сыром масле, и другие факторы также влияют иа по-
терю полиненасыщенных жирных кислот.
Автолитические процессы, протекающие в мясе и рыбе. Сущ-
ность и результаты автолитических процессов, протекающих в
мясе крупного и мелкого рогатого скота, в свинине, мясе пти-
цы и рыбы, в наиболее общих чертах характеризуются следую-
щим.
После прекращения жизненных функций животных и рыбы
в составе и свойствах тканей, и в первую очередь мышечной
ткани, начинаются изменения под влиянием протекающих фер-
ментативных и неферментативных процессов в «стерильных ус-
ловиях» (без вмешательства микроорганизмов, находящихся на
поверхности мяса). Так как процесс разложения (лизис) затра-
гивает преимущественно протеины, он называется автолизом.
В результате этого изменяются пищевая ценность и технологи-
ческие качества мяса. Водоудержнвающая способность мышеч-
ной ткани резко падает к концу первых суток, после чего повы-
шается и достигает максимально 85—87% начального значения
этого показателя. Через 2—3 сут мясо становится более мягким,
вкус и аромат усиливаются. Для мяса, сохраняемого при О °C,
эти изменения наиболее заметны спустя 10—14 сут. После этого
срока наступает ухудшение качества.
В результате наступающих биохимических изменений появ-
ляется так называемое состояние ригор мортис, или окоченение
мяса. В мясе крупного рогатого скота это состояние наступает
через 18—24 ч, в мясе мелкого рогатого скота — через 18—24 ч,
свинины — через 16—18 ч, мясе птнцы — через 2—4 ч. Прн 37°С
это явление наступает в 2 раза быстрее, чем при 15—18 °C.
Все эти явления связаны с процессами, протекающими в ус-
ловиях отсутствия доступа кислорода к клеткам, т. е. автолиз
объединяет анаэробные процессы. Гликоген в результате глико-
лиза превращается в глюкозу, а затем в молочную кислоту под
действием фермента фосфорилазы, от чего pH понижается. При-
мерно 90% гликогена превращается в молочную кислоту, а 10%
остается в виде редуцирующих сахаров.
После убоя животного pH составляет 6,6—5,0, при окочене-
нии мяса 6,1—6,3, через 48—60 ч 5,4—5,5, а потом нарастает до
5,7—5,9. В мясе молодых животных эти изменения более слабо
выражены и отличаются на 0,15—0,20 единиц pH В мясе от-
кормленных, здоровых и умерших животных больше гликогена,
молочной кислоты, более низкое значение pH — 5,1—5,6. В мя-
се хорошо откормленных и уставших животных pH составляет
6,2—6,8, так как в нем в 2,5—3 раза меньше молочной кислоты.
Понижение pH и его приближение к изоэлектрической точке
протеинов — одна нз причин понижения растворимости протеи-
нов и степени нх гидратации.
В процессе автолитического созревания мяса разрываются
472
пептидные связи в белковых молекулах. Это явление называ-
ется протеолизом. Увеличивается число свободных аминогрупп.
С развитием протеолиза нх число нарастает. Накапливаются и
свободные аминокислоты: через 18 сут их количество в 2—5 раз
превышает первоначальное содержание.
После убоя животного, когда pH высок, протеолиз протека-
ет медленнее. Кроме того, протеолиз, нуждается в редуцирую-
щих веществах, необходимых для нормального функционирова-
ния протеолитических ферментов. Такне вещества, например,
накапливаются прн гликолизе, потому что образуются редуциру-
ющие моносахариды.
При автолизе изменяется связь между углеродными и бел-
ковыми компонентами мукополисахаридов — белковых компо-
нентов мышечной соединительной ткани. Вот почему вначале
(1—2 сут) прочность этой ткани увеличивается, а потом пони-
жается и через 5—6 сут приближается к первоначальному свое-
му значению. Аналогично этому через 1—2 сут мясо разварива-
ется труднее, чем после его получения, а через 5—6 сут оно раз-
варивается лучше, чем через 1—2 сут.
Прн автолизе высвобождается глутаминовая кислота, кото-
рая обусловливает приятный вкус н запах мяса, прошедшего
этап автолиза. Накапливаются и свободные жирные кислоты в
результате гидролиза (липолиза) липидов. Онн тоже способст-
вуют улучшению вкуса мяса при варке.
Увеличивается и содержание аммиака — иа 50% после 1 сут
и на 200% через 15 сут. Это происходит в результате дезамини-
рован и я преимущественно адениновой и глутаминовой кислот.
Увеличивается содержание неорганических веществ, в состав
которых входит сера: через 12 ч на 20%, а через 24 ч — на 35%,
после чего нх количество уменьшается. С понижением pH онн
становятся источником сероводорода. Увеличивается и количе-
ство других органических соединений, содержащих серу: через
48 ч на 25%, а потом нх количество постепенно уменьшается.
Прн нагревании они образуют летучие сульфидные соединения,
влияющие на вкус и аромат мяса.
Ферментативное расщепление белков связано преимущест-
венно с ферментами катепсином и пептидазой.
В результате автолиза мясо приобретает красный цвет с ко-
ричневыми оттенками вследствие накопления мелаиоидинов и
изменений в миоглобине и гемоглобине.
Скорость автолиза, как и любого ферментативного процесса,
зависит от температуры. При 1—2сС мясо созревает за 10—
14 сут, при 10—15 °C — за 4—5 сут, при 18—20 °C — за 3 сут и
прн 40 °C — за 2 сут.
Неферментативное и ферментативное побурение. Важными
факторами изменения пищевых продуктов являются фермента-
тивное и нефермеитативное побурение. Эти явления объясняются
тем, что пищевые продукты в химическом отношении нестабиль-
ны, в них протекают химические реакции до момента обработки,
47а
во время обработки и при хранении. Многие из полученных ве-
ществ окрашены в желто-коричневый и темно-коричневый цвет,
вследствие чего изменяется и цвет продукта. В осноае этих пре-
вращений лежит реакция Майяра со следующей общей схемой:
конденсационная реакция между альдозами и аминокислота-
ми протекает между а-амнногруппами аминокислот или протеи-
нов и карбонильными группами редуцирующих сахаров. Образу-
ющийся продукт называется шиффовой базой;
перегруппировка Амадори, или циклизация шиффовой базы,
в результате чего получается монокетозоаминокислота (Гами-
но- 1 -деокси-2-кетоза);
прибавление второй молекулы альдозы и дополнительная
перегруппировка Амадори, в результате чего получается дикето-
зоаминокислота;
расщепление кетозоаминокнслоты с образованием карбониль-
ных промежуточных соединений;
реакция полученных карбонильных соединений с аминокис-
лотами, в результате чего образуются коричневые пигменты, ча-
сто называемые мел ано идина ми.
Установлено, что иа скорость реакции Майяра влияют влаго-
содержание, наличие воды, pH среды, температура, тип участ-
вующих веществ и их концентрация, физическое состояние про-
дукта и т. д.
В результате протекания реакции Майяра теряются ценные
пищевые компоненты. Замедление процессов асснмнляцни азота
организмом человека в продуктах, претерпевших побурение
вследствие протекания реакции Майяра, показывает, что налицо
специфическая форма токсичности продуктов. А так как реакция
протекает в присутствии кислорода, необходимо всячески пред-
охранять продукт, подвергаемый переработке, от окисления.
Без участия кислорода, а также в кислой и щелочной средах
протекает реакция карамелизации, вызывающая нефермента-
тивное побурение пищевых продуктов в результате деградации
сахаров при их нагревании выше температуры плавления. Ког-
да процесс хорошо контролируется, наряду с образованием
цветных субстанций накапливаются и ароматические вещества
со специфическим ароматом. В некоторых случаях появляется
неприятный запах горелого, сопровождаемый горьким вкусом.
При карамелизации глюкозы идентифицированы карбониль-
ные кислоты, кетоны, дикетоиы, альдегиды, ненасыщенные ке-
тоны и альдегиды, дериваты урана, спиртов, гидрокарбоновых и
ароматических соединений, СОг и СО.
Окисление аскорбиновой кислоты активнее всего протекает
в слабощелочной среде в присутствии кислорода. Оно может
протекать с участием или без участия фермента аскорбннокси-
дазы или путем прямого неферментативиого окисления. Вслед-
ствие разрушения аскорбиновой кислоты различными нефермен-
тативнымн окислителями происходит побурение пищевых про-
дуктов.
474
Наиболее общий механизм этого способа разрушения связан
с выделением СОг- В качестве продуктов разрушения аскорби-
новой кислоты идентифицировано 17 соединений. Прн 37 °C су-
ществует линейная зависимость между накоплением пигментов и
выделенным количеством СО2 в результате разрушения аскор-
биновой кислоты. При 50 °C зависимость между цветными ве-
ществами и выделенным СО2 более сложная. Это показывает,
что при 50 °C протекают и другие реакции с выделением С02.
В плодовых продуктах и консервах механизм разрушения ас-
корбиновой кислоты зависит от pH и концентрации сухих ве-
ществ пищевого продукта. При pH 1,0—3,5 интенсивность побу-
рения под влиянием аскорбиновой кислоты обратно пропорцио-
нальна pH. У сушеных овощей с высоким pH (сушеная капуста)
побурение обусловливается протеканием штрекеровой деграда-
ции н реакцией между аскорбиновой кислотой и аминокислота-
ми. Образовавшиеся к концу сушки дегидроаскорбиновая и ди-
кетогулоновая кислоты тоже способны вступить в реакцию со
свободными аминокислотами по неферментативиому механизму,
который включает в себя штрекеровую деградацию. При этом
продуцируются химические соединения от красного до коричне-
вого цвета.
Ферментативное побурение является причиной накопления
химических веществ, окрашенных в различные цвета от розо-
вого до коричневого н сине-черного. В результате этого ухудша-
ется внешний вид пищевого продукта. Одновременно понижается
и биологическая ценность продукта. Так, например, если фер-
менты зеленого горошка не инактивированы перед его замора-
живанием, то через 3—4 недели хранения в замороженном со-
стоянии продукт на основании комплексной оценки вкуса н цве-
та становится непригодным для потребления.
Ферментативное побурение—процесс, протекающий во мно-
гих плодах и овощах прн их резке и очистке, при заболевании и
после механических повреждений. Для его протекания необходи-
мо наличие фермента, субстрата и кислорода воздуха. Реакция
побурения протекает очень интенсивно и выражается в окисле-
нии некоторых фенольных соединений до о-хинонов, а затем до
коричневых меланинов. Аминокислота тирозин, представляющая
собой моногидроксифенол, — один из классических источников
образования окрашенных соединений ферментативным путем.
Эти соединения названы меланинами.
В ферментативном побурении принимают участие специфи-
ческие ферменты, все еще не имеющие достоверной классифи-
кации и известные под различными названиями. Наиболее общее
их название— полнфенолоксидазы, фенолазы, о-днфенолазы
нли кнслородоксндазы.
Образовавшиеся первоначально хиионы вступают в конден-
сационные иеферментативные реакции с аминами, аминокис-
лотами и протеинами. Этн реакции интенсифицируют побу-
рение.
475
В опытах с конденсированными танинами установлено, что
при окислении катехинов полифенолоксидазой образуется хи-
нон, который конденсируется танином и образует окрашенный в
красный цвет продукт, названный флобафеном. Его максималь-
ная абсорбция наблюдается при длинах волн 270 и 410 нм, а при
500 нм спектральная кривая имеет хорошо выраженное плечо.
Установлено, что склонность к подобной конденсации зависит от
типа хинона, в том числе от типа фенола, из которого получен
хинон.
При специфических способах полимеризации образуются
темноокрашениые высокомолекулярные полимеры, названные
меланинами, на базе хинона, образованного аминокислотой ти-
розином. Меланины посредством своих реактивных групп могут
связываться с протеинами и образовывать темноокрашениые
соединения.
Субстратами при ферментативном побурении являются о-ди-
фенолы, илн, в наиболее общем виде, о-днгндроксипровзводные
монофенолов, флавоноидов (кварцетин, рутии и др.), танины,
катехины и лейкоантоцианнды. К о-днгидроксипроизводным от-
носятся, кроме катехола, кофейная, пирокатехиновая, хлороге-
новая н другие кислоты. Хлорогеновая кислота играет главную
роль в потемнении картофеля после варки.
Ферментативное побурение происходит и в присутствии р-ди-
фенолов. Принято считать, что первоначально р-днфенолы гид-
роксилируются, после чего полученное соединение окисляется
до соответствующего хинона.
Монофенолы (например, 1-тирозин)—субстраты, на которых
ферментативная активность проявляется медленнее, так как не-
обходимо, чтобы они были предварительно гидроксилированы,
а затем окислены до соответствующих хинонов. В общем окис-
ление монофенолов ие так широко распространено, как окисле-
ние дифенолов.
Существуют различные способы ингибирования процессов
ферментативного побурения: инактивация ферментов теплотой,
диоксидом серы, различными химическими соединениями.
Известно, что на интенсивность ферментативных реакций
оказывает влияние температура. При определенной критической
температуре начинается денатурация белкового компонента
ферментов, вызывающих неферментатнвное побурение. Для мно-
гих из этих ферментов зависимость между скоростью денатура-
ции и температурой представляет прямую линию, если пользо-
ваться аррениусовыми координатами.
Термостабильность ферментов связана со способом упорядо-
чения аминокислот в протеинах самих ферментов и с вытекаю-
щей из этого специфической конфигурацией протеинового ком-
понента фермента. Влияние оказывают биохимический состав
продукта, микроструктура клеток и т. д.
Инактивация большинства ферментов происходят по реак-
ции первого порядка. Влияние температуры на инактивацию
476
ферментов иллюстрируется аррениусовой зависимостью или па-
раметром DT, показывающим, сколько необходимо времени,
чтобы при данной температуре Т°С ферментативная активность
понизилась на 90%. Зависимость постоянной скорости инактива-
ции1 ферментов от температуры представляется величиной Z. Она
выражает температурный диапазон, необходимый для пониже-
ния значения D на 90%.
Подчинение процессов инактивации ферментов аррениусовой
зависимости позволяет рассчитать экспериментальную энергию
процесса их термической инактивации. Для полнфенолоксидазы
она составляет 313 кДж/м, а для пероксидазы — 80 кДж/м.
Значения величины Z составляют соответственно 7,8 и 35 °C.
Термостойкость ферментов зависит от pH. Они обычно более
стабильны прн pH, близком к нх изоэлектрической точке. На-
пример, для липоксигеназы, нагреваемой прн 65 °C, если pH
изменится от 6 до 4, то значение D уменьшается от 400 до
0,1 мин. Влияние оказывает также и водная активность (aw).
Когда она понижается, термостойкость ферментов заметно воз-
растает.
Установлено, что в определенных условиях инактивирован-
ные ферменты могут восстановить свою активность в процессе
хранения продукта и существенно повлиять на его качество.
Скорость и степень реактивации колеблются в зависимости от
вида фермента. Если при термической инактивации температу-
ра повышается быстро, то степень их реактивации выше. По
этой причине следует применять инактивацию прн высоких тем-
пературах за короткое время.
Аналогичен случай с проведением процессов стерилизации.
При некоторых режимах, проводимых прн высоких температурах
за короткое время, возможно уничтожение микроорганизмов и
неинактивированне ферментов.
При температуре ниже 80 °C полифенолоксндаза инактивиру-
ется через 10—20 мин в зависимости от вида и сорта плодов.
При 100 °C инактивация ферментов в черешне, персиках и абри-
косах происходит за 2—3 мин, в сливе, яблоках и грушах за
4—5 мин. Инактивация лучше всего протекает при pH 5,6. По-
лифенолоксидаза плодов более стойка, чем полифенолоксндаза
овощей. Длительная бланшнровка при более низких температу-
рах в некоторых случаях более эффективна.
Диоксид серы может действовать путем редукции кислорода,
реагирования с хинонами нли с другими промежуточными про-
дуктами ферментативного побурения и мешать образованию ме-
ланинов. Допускается и прямое ннактивирование ферментов.
Антоцианы не окисляются, если среда содержит SO2.
Ингибирование ферментов химическими соединениями про-
исходит в результате их окисления, связывания с простетнче-
скон группой фермента путем образования комплексов или ре-
акциями замещения, образования комплексов с субстратами, на
которые полифенолоксндаза действует.
477
Принято считать, что аскорбиновая кислота действует кан
антиоксидант, а не как ингибитор. Утверждается, однако, что
она может даже денатурировать фермент. Флороглуцинол и ди-
этилднтиокарбомат, которые образуют хелаты с ионами меди»
содержащимися в продукте, замедляют ферментативное потем-
нение. Тиолы, иапрнмер цистеины, и другие аминокислоты, ко-
торые содержат серу, нигнбируют некоторые ферментативные
процессы благодаря своим восстановительным свойствам.
Для полнфенолоксидазы сильными ингибиторами являются
бензойная, р-гидроксибензойная и р-амннобеизойная кислоты.
Бромиды, хлориды, фториды и тиоцианиды вытесняют иои
меди из структуры фермента и ннгнбнруют его.
ПРИМЕНЕНИЕ ФЕРМЕНТОВ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ
И КОНСЕРВИРОВАНИИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
К настоящему времени изолировано около 2000 ферментов
из различных растительных и животных объектов, в том числе
н микроорганизмов. Многие нз них не только катализируют био-
химические реакции, протекающие в данном организме, ио и
играют важную роль в технологии переработки пищевых про-
дуктов растительного и животного происхождения. С фермента-
тивными реакциями связано размягчение плодов и овощей в
результате протекающих в них метаболических процессов, регу-
лируемых собственными, естественно содержащимися в них фер-
ментами. Нежелательное потемнение многих плодов и овощей
после разваривания илн повреждения паренхиматических тканей
тоже обусловлено ферментативными процессами. Аналогичен и
случай с автолизом мяса. В некоторых случаях ферментативные
изменения связаны с экзоферментами, выделяемыми микроорга-
низмами, которые развиваются в данном пищевом продукте нли
на ием. В сущности ферменты являются одним из основных
факторов, вызывающих разваривание пищевых продуктов нли
понижение их пищевой ценности. Другие основные факторы —
это микроорганизмы и химические реакции. В этом аспекте
ферменты являются одной из основных проблем технологии пе-
реработки и консервирования пищевых продуктов.
Кроме этой негативной стороны, ферменты играют важную
роль в отношении качества сырья и готового продукта, в полу-
чении различного ассортимента пищевых продуктов, повышении
пищевой ценности продуктов и т. д. В качестве примеров можно
указать на улучшение качества некоторых плодов (например,
груш) прн их регулируемом дозревании, улучшение качества
мяса в результате его автолиза, осветление соков и др. Все это
определяет большую технологическую значимость фермента-
тивных реакций при переработке и консервировании плодов,
овощей, мяса, рыбы, молока и т. д. Вот почему современная
технология включает процессы, при которых употребляются раз-
478
личные ферментные препараты в зависимости от вида сырья н
готового продукта.
Для регулирования технологических процессов необходимо
располагать сведениями об активности ферментных препаратов.
Количественно активность ферментов, в том числе ферментных
препаратов, определяется по скорости ферментативной реакции.
Активность эта — не абсолютная, а условная величина, полу-
ченная при определенных опытных условиях^ температуре, кон-
центрация субстрата, pH реакционной среды» времени с начала
проведения реакции, биохимическом составе среды и т. д.
За единицу активности принимают то количество фермента
илн ферментного препарата, которое катализирует превращение
1 мкмоль субстрата за 1 мин при принятых опытных условиях.
Когда количество субстрата нельзя определить в микромолях, так как
не известна его молекулярная масса (белки, крахмал, пектин, целлюлоза н
т. л.), учитывают полученные действием фермента реакционные единицы, на-
пример, число свободных СООН-групп при гидролизе белков, дающее ука-
зание о числе разорванвых пептидных связей, числе гидро-шзованных глюко-
зидных связей при гидролизе крахмала, целлюлозы, пектина н т. д.
Содержание фермента в соответствующем ферментном пре-
парате выражается стандартными единицами активности фер-
мента в 1 см3 ферментного препарата, если он жидкий, или в
1 г препарата, если он сухой. Активность его выражается в мик-
ромолях реагировавшего субстрата, например сахарозы, под
действием 1 см3 или 1 г препарата за 1 мни при принятых
стандартных условиях. Число стандартных единиц равно числу
реагировавших микромолей субстрата.
Если ферментный препарат гомогенный, его относительная
активность может выражаться в стандартных единицах на 1 мг
препарата. Если, однако, в препарате имеются балластные ве-
щества, содержащие неактивный белок, относительная актив-
ность ферментного препарата выражается в стандартных едини-
цах иа 1 мг общего белка, содержащегося в ферментном препа-
рате.
Молярная активность ферментных препаратов представляет
собой число миллимолей субстрата (например, сахарозы) или
миллиэквивалеитиых реактивных групп (NH2, СООН, СНО и
т. д.), освобожденных от препарата, соответственно затронутых
или освобожденных через 1 мин под действием 1 ммоль фер-
мента при оптимальной концентрации субстрата. Молярная ак-
тивность выражается также числом стандартных единиц, соот-
ветствующих 1 ммоль фермента, если известна молекулярная
масса фермента.
Ферментные препараты характеризуются тем, что кроме ак-
тивного ферментативного белка содержат различные балласт-
ные вещества, в том числе и инертные белки. Помимо этого, ча-
сто ферментные препараты содержат не один, а два и больше
ферментов. При определении названия препарата во внимание
479
принимается лишь основной фермент. По этой причине назва-
ние ферментным препаратам дается довольно произвольно.
Ферменты, применяемые в консервной промышленности. Фер-
менты в консервной промышленности применяются преимущест-
венно при производстве плодовых и овощных соков. Они ис-
пользуются с целью увеличения выхода сока, производства
осветленных соков, понижения интенсивности окислительных
процессов при хранении соков и консервированных плодов и
овощей, инвертирования сахарозы и т. д.
Для увеличения выхода сока используются ферментные
комплексы, содержащие протеолитические, пектолнтические, ге-
мицеллюлазные и целлюлазные составляющие, а в некоторых
случаях и амилазные (если в сырье содержится крахмал).
В настоящее время принята следующая номенклатура пекто-
литическнх ферментов:
пектинэстераза (ПЭ) гидролизует эфирные связи ме-
тилового спирта, и последний выделяется в свободном состоя-
нии. Действует лучше, если соседний галактозидный остаток не
этерифицирован, а содержит СООН;
эндополнметилгалактуроназа (эндо-ПМГ) раз-
рывает цепь пектина произвольно по длине, причем соседние
галактуроназные остатки должны быть метилированными. Она
как бы фрагментирует молекулу пектина н пектиновой кислоты;
экзополнметилгалактуроназа	(экз о-П М Г)
разрывает лишь крайние а-1,4-связи, т. е. отщепляет только
крайние галактозные кольца, или, как принято говорить, осаха-
ривает пектин, потому что формирует свободный сахар (галак-
тозу). Действует лишь при условии, если оба соседних галак-
тозных кольца (крайний и находящийся рядом с ним) метили-
рованы (этерифицированы);
эндополигалактуроназа (эндо=П Г) фрагментир)ет
полнгалактуроновую (пектовую) кислоту н слабо этерифици-
рованную полнгалактуроновую кислоту, называемую еще пек-
тиновой кислотой. Разрывает связь между двумя соседними не-
этернфицированнымн галактозными кольцами;
экзополигалактуроиаза (экз о-П Г) осахаривает
крайние галактозные кольца, если они и рядом находящиеся не-
этерифицированы;
траисэлимииазы разрывают негндролитическим путем
пектиновые вещества с образованием двойной связи в галакту-
роиовом остатке между четвертым и пятым атомами углерода.
Полученные продукты иегидролитического расщепления пекти-
новых веществ имеют сильную абсорбцию при 235 им и дают
окрашенные вещества с тнобарбитуровой кислотой (поглощают-
ся при 547 им). На базе их субстратной специфичности транс-
элиминазы делятся на эндопектинтрансэлимииазу (эндо-ПТЭ),
экзопектиитраисэлнмииазу (экзо-ПТЭ), эидополигалактуроназо-
трансэлиминазу (эидо-ПГТЭ) и экзо пол ига л акту рои азотр а нс-
480
влнминазу (экзо-ПГТ), аналогично полигалактуроназам и поли-
аетнлгалактуроиазам.
Состав подходящего для этой цели ферментативного компле-
кса должен удовлетворять определенным требованиям, учитывая
и цвет плодов. С точки зрения цвета плоды делятся на две груп-
пы— слабоокрашенные (яблоки, айва, груши, белый виноград)
и снльноокрашенные красные плоды (вишня, малина, земляника,
смородина, красный виноград и т. д.). Комплекс ферментов для
первой группы плодов должен содержать пектинэстеразу, эндо-
пол нгал а ктуроназу, эндополиметил галактуроназу. Желательно-
содержание протеиназ, экзополигалактуроназы, гемицеллюлазы
и целлюлазы. Нежелательно наличие пектннтрансэлимнназы,
аскорбатоксидазы, антоцианоксндазы. Недопустимо наличие
пероксидазы, полифеиолоксидазы и каталазы.
Комплекс ферментов для второй группы плодов должен со-
держать пектинэстеразу, эидополигалактуроназу и пектинтранс-
элиминазу. Желательно содержание аналогичных ферментов[3
нужных для первой группы плодов. Нежелательно наличие пер-
оксидазы, полифеиолоксидазы и каталазы. Недопустимо присут-
ствие антоцианоксндазы и аскорбиназы.
Прн обработке мезги из первой группы плодов для произ-
водства осветленных соков эндо-ПГ и экзо-ПМГ, а также пек-
тинэстераза способствуют резкому понижению вязкости полу-
ченного сока. Протеиназа, экзо-ПГ, целлюлаза и гемнцеллюлаза
повышают проницаемость клеточных стенок, способствуя увели-
чению выхода сока. Наличие пектинтрансэлиминазы нежела-
тельно, потому что катализирует разложение нерастворимого-
пектина и активизирует мацерацию плодовой ткани, а это
ухудшает дренажные свойства плодовой мезги. Окислительные
ферменты ухудшают цвет.
При производстве соков с мякостью (нектаров), наоборот,
желательно наличие мацерирующих ферментов, но нежела-
тельно присутствие эндополигалактуроназы, которая поиижаег
вязкость жидкой фазы и ускоряет расслоение нектара. При
производстве этих соков определяющую роль играют пектин-
трансэлимнназа, гемнцеллюлаза и целлюлаза. Пектинтрансэлн-
мнназа способствует превращению протопектина в пектин, а цел-
люлаза и гемнцеллюлаза улучшают консистенцию соков. Поли-
галактуроназа и особенно эндополигалактуроназа нежелатель-
ны, потому что уменьшают вязкость и гемогенность.
Оптимальные условия действия ферментных препаратов при-
ведены в табл. 44 в зависимости от вида и биохимического со-
става сырья.
Максимальная сокоотдача и хорошее осветление, а также
наиболее низкая вязкость отжатого после прессования сока по-
лучаются под действием эидо-ПГ и эидо-ПМГ. Вот почему при
определении условий лучшей обработки ферментами наблюда-
ется прежде всего эффект двух ферментов. Чем выше степень
этерификации пектина, тем больше вязкость сока и тем слабее
31—205
48 L
Таблиц» 44
Вмж сырья	Темпера- туря, м3	pH	Вид сырья	Темпер*- тура, “С	pH
Абрикосы	35—40 3,5—4,1 Малина	45—50 3,5—4,5 Айва	45—50 3,5—4,5 Персики	40—45 3,5—4,5 Апельсины н май- 35—40 4,0—5,0 Сливы: Ларины	белые	40—45 3,5—4,5 Брусника	40—45	3,5—4,5	синие	(крас- 45—50	3,0—4,0 Виноград белый	20—25	4,0—4,5	ные) Земляника	35—40 3,5—4,5 Смородина	35—40 2,8—3,5 Лимоны	35—40 2,5—3,0 Яблоки	40—45 3,5—4,5					
будет эффективность эндо-ПГ, а выше эффективность эндо-ПМГ.
Это связано с тем, что высокоэтернфнцнрованный пектин незна-
чительно гидролизуется эндополигалактуроназой, а больше —
эндополнметнлгалактуроназой. Деэтерифицнрованный пектин,
называемый еще пектовой кислотой, гидролизуется под влияни-
ем эндо полигалактуроназы примерно в 60 раз быстрее высо-
коэтернфнцнроваиного (более 70%) пектина н в 17 раз быст-
рее частично этернфнцированного пектина» называемого еще
пектиновой кислотой.
Дубильные вещества отрицательно влияют на пектолитнчес-
кне ферменты, но и сами изменяются под действием ферментов.
Ингибирующий эффект на них оказывает лимонная кислота,
а полнгалактуронаэа чувствительна к фенольным соединениям,
н особенно к окисленным лейкоаитоцнанам и катехинам. На
действие пектолнтическнх ферментов влияние оказывают pH,
минеральный и биохимический состав и др.
Расщепление пектиновых веществ происходит под действием
двух групп пектолитнческих ферментов — гидролитических (эн-
до-ПГ, экзо-ПГ и эндо-ПМГ) и ферментов липазного типа, раз-
рывающих а-1,4-связн и образующих ненасыщенные мономер-
ные дериваты галактуроновой кислоты (эндо-ПТЭ, экзо-ПТЭ,
эндо-ПГТЭ н экзо-ПГТЭ). Обычно трансэлимнназы имеют опти-
мум действия в нейтральном pH, поэтому в нормальных услови-
ях онн оказывают слабое влияние, но все-таки способствуют ма-
церации тканей плодов н овощей. Вот почему для изменения
пектиновых веществ значение имеют прежде всего гидролазы и
особенно прн производстве осветленных соков.
Выпускаемые в настоящее время пектолитнческне препара-
ты обычно являются полнферментами и их ферментный состав
в количественном и качественном отношении зависит от про-
дуцента (микроорганизма) и условий получения. По этой при-
чине для каждого препарата необходимо предварительно уста-
новить оптимальные условия его использования для данного
сырья. Кроме того, нельзя забывать о том, что сырье тоже со-
держит пектолитнческне ферменты.
У яблок, груш и айвы под влиянием пектинэстераз и поли-
482
галактуроназ разрушается растворимый пектин, вязкость кле-
точного сока понижается, выход сока увеличивается. Если, од-
нако, ферментный препарат содержит пектннтрансамилазу и
другие мацерирующие ферменты, часть нерастворимых пектино-
вых веществ переходит в растворимые формы. Это приводит к
повышению вязкости клеточного сока и соответствующему по-
нижению выхода сока.
Для нежных плодов (земляники, малины, смородины и т. д.)
характерно следующее. Под влиянием пектолнтнческих фермен-
тов быстро нарастает проницаемость клеточных стенок, наруша-
ется целостность самих клеток, вязкость сока падает, а выход
увеличивается на 20%. Это увеличение получается, если про-
должительность обработки ферментным препаратом составляет
3—4 ч. Если продолжительность превышает указанную, выход
сока задерживается на уровне, полученном через 3—4 ч.
Для черешни, вишни н винограда, у которых окрашена
лишь кожица, обработка ферментами должна обеспечить маце-
рацию не только мякоти, но н кожнцы, для того чтобы могли
экстрагироваться и антоцианы, содержащиеся в них. Трехчасо-
вой обработки обычно бывает достаточно. За это время выход
сока, например, нз винограда, повышается на 5—7%.
Для некоторых косточковых плодов (слив, абрикосов, перси-
ков н др.), когда они созрели, обработка ферментами обяза-
тельна в целях понижения вязкости сока. Прн этом выход сока
повышается на 12—20%, достигая 50—55%.
При обработке ферментами с целью повышения выхода на-
блюдаются н нежелательные изменения цвета и вкуса. Особен-
но неблагоприятно действие окислительных ферментов, содер-
жащихся как в препаратах, так и в самом сырье. Вот почему
перед обработкой ферментами рекомендуется бланшировать
сливы, черные сорта винограда н другие плоды. Термическая
обработка яблок, айвы, белых сортов винограда исключена.
Вместо нее используются химические агенты, которые, однако»
не должны мешать гидролитическим ферментативным процес-
сам. Чаще всего применяют SO2, сорбиновую кислоту, бензоат
натрия, аскорбиновую кислоту и др. В противном случае в те-
чение 3—4-часовой обработки ферментами окислительные фер-
менты сильно ухудшают качество полученного сока.
Комбинация из глюкозооксидазы н каталазы, прибавленных
к сокам и компотам перед герметизацией банок, понижает окис-
лительные реакции, а следовательно, и нежелательные измене-
ния цвета продукта. Прибавленная глюкозооксндаза окисляет
глюкозу (а не другие биологически активные компоненты, на-
пример аскорбиновую кислоту) до глюконовой кислоты и выде-
ляется пероксид водорода. Последний под действием каталазы
разлагается на воду н кислород. Кислород, однако, выделяется
в меньшем количестве по сравнению с израсходованным на
окисление глюкозы. В результате этого баланса достигается
постепенное понижение содержания кислорода, содержащегося
31-	483
в упаковке, и этим предотвращаются нежелательные окисли-
тельные изменения.
Протеолитические ферментные препараты понижают содер-
жание белков в осветленных соках и этим предотвращают их
помутнение на белковой основе.
Фермент нарингнназа используется при производстве соков
нз цитрусовых плодов с целью разрушения нарингина (7-рамно-
зидо-р-глюкозндо-4,5,7-трнгидроксифлавонон), придающего со-
ку горький вкус. Пектолитнческне препараты также гидролизу-
ют нарингин по аналогичному механизму (и здесь образуются
пруннн и нарннгннин, которые не горькие), но в меньшей сте-
пени, примерно около 50%. пока длится процесс осветления пек-
толитнческими ферментными препаратами.
Иммобилизованные ферменты. Прн классических методах
ферментативной обработки сырья ферменты используют «одно-
кратно», так как онн остаются в продукте или инактивируются.
Однократное нх применение ограничивает процессы, протекаю-
щие под их влиянием. По этой причине созданы новые формы
ферментных препаратов, используемых многократно. Онн изве-
стны под названием иммобилизованных, связанных, фиксиро-
ванных, матрицированных н т. д., но чаще всего применяется
термин иммобилизованные ферменты.
Для иммобнлизнрования ферментов используют разнообраз-
ные носители неорганического и органического происхождения.
К носителям предъявляются определенные требования—не
растворяться в среде, которая будет обрабатываться фермен-
том, отличаться по электрическому заряду от заряда фермента,
обладать высокой химической, биологической и механической
устойчивостью, не проявлять неспецифической адсорбции к ком-
понентам продукта, который обрабатывается, иметь высокую гид-
рофильность. не вызывать конформационных изменений в мо-
лекулах белках фермента н других белков, содержащихся в об-
рабатываемом продукте, легко поддаваться гранулированию и
активизации. Могут иметь форму зерен, волокон, колец нлн тру-
бок н т. д.
Органические носители — полимеры природного н синтетиче-
ского характера. К полимерам природного происхождения отно-
сятся полисахариды и белковые носители в качестве дериватов
целлюлозы, декстрина, крахмала (амилазы и амилопектина),
агаразы и т. д. Белки используются очень редко.
В качестве синтетических полимерных носителей используют
полиметнленовые, полиамидные и полиэфирные дериваты.
Наиболее перспективными неорганическими носителями яв-
ляются микропористые силикагель, аэроенлогелн (силохромы),
пористое стекло н др.
Процесс самой иммобилизации фермента тесно связан с его
структурой и с особенностями носителя. Для иммобилизации
ферментов большое значение имеют сущность активных функ-
циональных групп их белков и реакции, которые они реализуют.
484
Используются так называемые агенты, служащие для акти-
вирования полимерных носителей и для связывания белка фер-
мента с носителем.
Все способы связывания ферментов делятся на две группы:
без образования ковалентных связей между белком н матрицей
(это так называемые физические методы иммобилизации) н с
образованием ковалентных связей (химические методы иммоби-
лизации). В настоящее время химические методы являются ос-
новными. Полученные посредством ннх препараты являются
стабильными, ферменты не «отмываются» от носителя, пониже-
но отрицательное действие матрицы на сам фермент. Сущест-
венным недостатком является частичная ннактнвацня фермента,
который иммобилизован.
Современное направление — иммобилизация целых микроб-
ных клеток и их использование для осуществления соответству-
ющих ферментных реакций.
Установлено, что иммобилизованные ферменты отличаются
по свойствам от нативных ферментов, так как в известной сте-
пени изменяется пространственная структура ферментной бел-
ковой молекулы. Вот почему в большинстве случаев иммобили-
зация понижает активность фермента. В то же время, однако,
очень часто иммобилизация приводит к расширению границ тем-
пературы и pH, более эффективному действию ферментов, а это
является большим преимуществом. Кроме того, энергия акти-
вации ферментативных реакций сохраняется н понижается от-
рицательное влияние ингибиторов.
Проведен ряд успешных опытов по иммобилизации фермен-
тов, применяемых при осветлении плодовых соков.
список рекомендуемой литературы
А л м а ш и Э., Э р д е л и Л., 111 а р а й Т. Быстрое замораживание пищевых
продуктов/под ред. А. С. Наместннкова; пер. О. А. Воронов, —М.г Лег-
кая н пищевая пром-сть, 1981. — 408 с.
Анализ и оценка качества консервов по микробиологическим показателям/
ЛН. Н. Мазохина-Поршнякова, Л. П. Найденова, С. А. Николаева,
Л. И. Розанова]. — М.: Пнщеван пром-сть, 1977 —471 с.
Асептическое консервирование плодоовощных продуктов/под ред. В. И. Ро-
гачева.— М.: Легкая и пищевая пром сть, 1981. — 288 с.
Бобраков Б. П., Епифанов П. В. Асептическое консервирование полу-
фабрикатов соков и пюре. — Кишинев; Карти Молдавеняскэ, 1976.—
119 с.
Брухмаи Э. Э. Прикладная бнохимия/иод ред. В. Л. Кретовича, пер,
Р. А. Звягильская.— М.: Легкая н пищевая пром-сть, 1981. — 294 с.
Гинзбург А. С. Основы теории и техники сушки пищевых продуктов. —
М.: Пищевая пром-сть. 1973. — 528 с.
Г р и ш и и М. А., Соколов Ф. С. Производство молочных консервов, — Ки-
ев: Внща школа, 1982. — 216 с.
Головкин Н. А. Холодильная технология пищевых продуктов.—М.: Лег-
кая и пищеваи пром-сть, 1984. — 240 с.
Дикие М. Я., Мальскнй А. Н Технологическое оборудование консерв-
ных заводов, 4-е изд., перераб. и доп. —М.: Пищевая пром-сть, 1973.—
423 с.
Киреев В. А. Курс физической химии. — М.: Химия, 1975. — 640 с.
Колесник А. А., Федоров М. А., Осенова Е. X. Хранение плодов
в регулируемой атмосфере — М.; Колос, 1973.— 144 с.
Кретовнч В. Л. Основы биохимии растений. — М.: Высшая школа, 1971.—
464 с.
Лемарннье К. П. Применение асептического консервирования дли повы-
шения качества полуфабрикатов —М.; Пищевая пром-сть, 1978.—
104 с.
Локшин Я. Ю. Консервная тара нз новых видов жести и из алюминия. —
М.: Пищевая пром-сть, 1975. —127 с.
Лыков А. В. Теория сушкн.—М.: Энергия. 1968. — 471 с.
Мазо х и н а-П оршнякова Н. Н., Найденова Л. П. Современные
методы организации бактериологического контроля консервного провз-
водства. — М.: Пищевая пром-сть, 1972.— 111 с.
Мальскнй А. Н. Процесс обжаривания овощей и автоматизация обжа-
рочный иечей. — М.: Пищевая пром-сть, 1976. — 158 с.
М а р х А. Т. Биохямни консервирования плодов и овощей — М.: Пищевая
пром-сть, 1973.—371 с.
М ю л л е р Г., Л нтц П., М ю нх Г. Д. Микробиология пищевых продуктов
растительного происхождения/под ред. И. М. Грачевой, пер. А. М. Ка-
лашникова.— М_: Пищевая нром-стъ, 1977.—343 с.
Применение полимерных материалов в консервной промышленности/
/[В. Г. Поповский, Я. Г. Муравян, Т. Б Дюльгер, Я. И. Каменщик].—
М.: Пищевая пром-сть, 1971. — 231 с.
Рабннер Н. Я-, Шмуклер А. Ш., Гольденберг Я. М Механиза-
ция производства консервов. — М.: Пищевая пром-сть, 1970.— 187 с.
Рогачев В. И., Бабарнц В. П. Стерилизация в аппаратах непрерыв-
ного действия. — М.: Пищевая пром-сть, 1978. — 247 с.
Р о г о в И. А„ Горбатов А. В. Физические методы обработки пищевых
продуктов.—М.: Пищевая пром-сть, 1974. — 583 с.
486
Самсонова А. Н., Ушева В. Б. Фруктовые и овощные соки. — М.: Пи-
щевая пром-сть, София: Техника, 1976. — 275 с.
Сушка пищевых растительных материаловДГ. К. Филоненко, М. А. Гри-
шине Я. М. Гольденберг, В. К. Коссек].—М.: Пищевая пром-сть,
1971. —439 с.
Техническая бнохимияДВ. Л. Кретовнч, Л. Б. Метлнцкий, М. А. Бокучава
и др., под ред. В. Л. Кретовнча].— М.: Высшая школа, 1973. — 456 с.
Ф а н-Ю а г А. Ф., Флаумеибаум Б. Л., Изотов А. К. Технология
консервирования плодов и овощей.—М.: Пищевая пром-сть, 1969.—
605 с.
Флаумеибаум Б. Л. Основы консервирования пищевых продуктов. —
М.: Легкая н пищевая пром-сть, 1982. — 268 с.
Флаумеибаум Б. Л. Теоретические основы стерилизации консервов. —
Киев: Внща школа, 1981.— 196 с.
Фрумкнн М. Л., Ковальская Л. П., Гельфанд С. Ю. Технологи-
ческие основы радиационной обработки пищевых продуктов.—М: Пи-
щевая пром-сть, 1973. — 407 с.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
А
Абиоз 93
Автоклав
АВ 267
бессеточный 279
Любека 280
Автолитические процессы 472
Азотистые вещества 42
Акролеин 130
Аллилгорчичное масло 99
Анабиоз 77
Антибиотики 98
Антисептики 95
Асептическое консервирование
принцип 289
режимы 291
Атмосфера регулируемая 86
Б
Бактерии 62, 63, 67
Бактерицидные лучи 100
Баланс сушильной установки
материальный 349, 350
тепловой 351—355
Банки
жестяные 142
закатывание 144. 169
стеклянные 146
степень наполнения 250
Барботер 118
Бациллы газообразующие аэробные
Белковые вещества 15, 30
изменения мри консервировании 458
Бензойная кислота 97
Биоз 75
Биологическая ценность (БЦ) 17
Биомицин 98
Бланшнровка 116, 314—317
Бомбаж консервов 175
Ботулизма возбудителя (см. Возбуди-
тели ботулизма)
В
Вакуоль 47
Вакуумное поглощение и расширение
167, 168
Витамины 21, 33, 448
Влага, виды связи с материалом
326-329
Вл агоем кость удельная изотерм пле-
ская 333
Влажность
воздуха абсолютная 342
— относительная 342, 343
материала 324
Влагосодержаиие
воздуха 343, 344
критическое 374, 383
материала 325
равновесное 329—331
Влияние pH среды на константу
D 201
Вода 20, 30
Водородный показатель 178
Возбудители ботулизма 177
Воздух влажный
объем и плотность 344
энтальпия 344—346
Время прогрева 184, 203
Выживаемости крнван 200
Г
Газовые смеси
нормальные 87
субнормальные 87
Гнперперокенд 102
Гнилостные анаэробы 178
Д
Давление в таре (расчет)
металлической 249
стеклянной 248, 251
Детергенты 154, 155. 107, 109
Деформация вакуумная 257
Днокснд серы 96
488
Диффузия 46, 368
Днэтнловый эфир пироугольной кис-
лоты 98
Дрожжи 57, 72
Ж
Жирные кислоты иол и ненасыщенные
470
3
Замораживание 433
И
1—d диаграмма 357—360
Измельчение 111
Иммунитет 73
Индекс устойчивости 300
Инспекция сырья 110
Ионизирующие излучения 101
Иониа и проницаемость 300
К
Калибровка сырья НО
Калорийная ценность 8
Карамелизация 119, 125
Квашение 90
Кислотность активная 176
Клетка
структура 46—47, 51—52, 317
физиологические свойства 298
цитолого-анатомические характери-
стики 298—300
Клеточная оболочка 46, 317
— проницаемость для неэлектролитов
Клетчатка (см. также целлюлоза) 46
Коагуляция 53
Консервирования методы 75
Консервная промышленность, особен-
ности 12
Консервы
виды брака 69, 175—179
корродирующее действие 160
рецептура 157
фасовка 156
Константа
термической инерции Д 206
термоустойчнвостн D 200
— Z 188
Коэффициент
температуропроводности 339—340
теплопроводности 339
увеличения объема продукта и та-
ры 250
эффективности обработки 306, 307
Кривая
выживаемости 200
летальности 229
смертельного времени 166
прогреваемости 204
сушкн 375—376
термической инерции 205, 207
Критерии подобия 370—375
— Реб ни дер а 386, 387
Л
Летальности кривая 229
Летальность
требуемая, расчет 230
фактическая 220
— расчет 227
— расшифровка 229
Липиды 31
М
Маринование 90
Масло
активный и пассивный слон 132
гидролиз 130
долив непрерывный 134
кислотное число 130
прокаливание 124
сменяемость 131
химические изменения прн обжарке
129
Мезоплазма 52
Меланоидиновые реакция (см. также
реакции Майяра) 460
Микроорганизмы 56, 68, 69
Микроэлементы 32, 45
Минеральные вещества 20' 32
Мойка
сырья 105
тары 154
Н
Наука о питании 6
Низин 99
Нормы
летальности 237
обсемененности 234, 231
О
Обжарка 118
Обжарочные печи 122
Органические кислоты 32
Осмос 48, 51
Осмотически деятельные вещества 84
Осмотическое давление, расчет 49
Основы консервирования 5, 13
Охлаждение обжаренного сырья 139
Очистка 111
489
Паста уплотняющая 144
Пастеризатор непрерывного действии
ОТИПП 283
Пастеризатор-охладитель
УкрНИИКП-------УкрНИИпродма-
ша 285
Пастеризационная установка
УкрНИИКП—УкрН И Ипродма-
ша 285
Пастеризация 180
Патогенные и токсикогенные микро-
организмы 68. 89
Пектиновые вещества 30
Переводные коэффициенты Кг и Кл
225. 236
Перфрингеис 69, 178
Пигменты 33
Пищевые
вещества 15
продукты 8
Плазмалемма 52
Плазмодесмы 47
Плазмолиз 48
Пленки полимерные 89
Плесенн 57
Побурение 473
Поверхностно-активные вещества 107,
154
Поверхностное натяжение 105, 328
Поверхность нагрева 120
Поврежденве мембран 304
Показатель клеточной проницаемости
300
Полезность белка (ПБ) 17
«Полукоксе рвы > 182
Полупроницаемость 47
Порча консервов 177—182
Потенциал
влагопереиоса универсальный 332
сушки 348, 349
химический 332
Потери пищевых компонентов 443
Принцип <12D> 231
Припой 144
Проводящие пучки 298
Прогреваемости кривая 204
Продувка 272
Протеины
молока 35
степень использования 171
Противодавление 275
Протопектин, гидролиз 116
Процесс Смита—Болла 292
Прочность укупорки 171
Пылеуловители мокрые 414
Р
Радаппертизация 102
490
Радуризация 102
Размораживание 442
Распылители
механические форсуночные 408
пневматические 409
дисковые центробежные 410
Реакции Майяра 460, 474
Рекристаллизация 441
Ротомат 260
С
Свободные радикалы 102
Скорость сушки
приведенная 377
постоянного периода 382, 383
Смачивание 107
Смертельное время
кривая 186
понятие 183
уравнение кривой 188
Сорбиновая кислота 97
Спиртование 93
Степень
повреждения клеток 301
равновесия диффузии 301
стерильности 202
Стерилизаторы
гидростатические 287
конвейерные 286
пневмогидростатические 288
роторные 286
Стерилизация
высокотемпературная кратковре-
менная 189, 191
параметры процесса 175
с противодавлением 275, 277
ступенчатая 215
тепловая 93
Стерилизующий эффект 224
Стерильность промышленная 68, 182
Субстерилизация 182
Сушильные установки
вальцевые 417—418
распылительные 406—414
С)тпка 85
во взвешенном слое 394—405
конвективная 392
контактная 416
в неподвижном слое 393
распылительная 406—416
сублимационная 423—426
терм оизл учен нем 419, 420
токами высокой н сверхвысокой ча-
стоты 421, 422
Сырье
гистохимические изменения пря об-
жарке 127
дыхание 74. 76
измельчение 111
иммунитет 73
инспекция 110
порча 58
состав 15, 20, 21, 30» 32, 42, 45—46,
448
Т
Тара
алюминиевая 145
жестяная 142
металлическая 140
обжнмяая 148, 172
обкатная 148, 170
полимерная 148, 149, 169—172, 173
проверка иа герметичность уку-
порки 173
резьбовая 172
стеклянная 146
Температура материала 385
Температура холодильного хранения
428
Теория сокоотдачи 297—300
Теплоемкость материала 338
Термическое сопротивление 208
Термическая инерция
константа 206
кривая 205, 207
уравнение 208
Термограмма 278
Тиидализацня 181
Токоустойчнвость 311
Тонопласт 52
Тубы 146
Тургор 49
У
Углеводы, химические изменения 18,
30, 467
Ужарка
видимая 119
истинная 120
Укупорка стеклянной тары 148, 169—
172
Ультрафиолетовое облучение 100
Усадка материала 390, 391
Ф
Фактическая летальность (см. Леталь-
ность фактическая)
Фасовка 156
Фенольные соединения 33. 28
Ферменты 28, 37, 45, 475, 478
Фильтрация обеспложивающая 99
Фильтры
матерчатые 412
электрические 414
X
Хлортетрациктни 98
Холод
искусственный 77—84
умеренный 77
Холодильная цепь 83
Хромирование 145
ц
Целлюлоза 30, 18
Циклоны 413
Цитоплазма 51
Цитоплазменная оболочка, структура
52
111
Шов
закаточный 142
продольный 143
Шпарителн 118
Э
Эксгаустирование 159
механическое 259
тепловое ИК-лучами 165
Эффект технологической обработки
отрицательный 448
положительный 447
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие	3
Глава I- Общие сведения о питании, пищевых продуктах и консерви-
ровании (Б. Л. Флаумеибаум, С. С. Танчев) ...	6
Глава 2. Технологическая характеристика сырья (С. С. Таячев.
Б. Л. Флаумеибаум) ...........	14
Влияние состава н свойств сырья иа способ его технологической обра-
ботки .	........................ .......	М
Химический состав сырья........................................... 15
Общая характеристика компонентов сырья	15
Состав сырья растительного происхождения	29
Сырье животного происхождения .	34
Биологические особенности сырья............................. ....	48
Глава 3. Микробиология консервирования пищевых продуктов
(С. С. Танчев) ....	.....	. .	56
Микробиологическая характеристика сырья	.	57
Микрофлора плодов .....	.57
Микрофлора овощей ......	.59
Микрофлора сырья животного происхождения .	.	,	.	61
Микробиологическая характеристика консервированных продуктов 65
Микрофлора сушеных плодов н овощей ........	65
Микрофлора замороженных плодов и овощей........................67
Микрофлора стерилизованных плодовых и овощных консервов 67
Микрофлора сокоа, сиропов, желе, конфитюра, мармелада, джема 70
Глава 4. Предохранение сырья и пищевых продуктов от порчи
(Б. Л. Флаумеибаум)................................................73
Общие принципы предохранения сырья и продуктов от порчи	73
Биоз	...	75
Анабиоз	...	.	.	77
Абиоз.......................................................... .	93
Глава 5. Подготовка сырья к консервированию (Б. Л. Флаумеибаум) 104
Мойка ........	104
Инспекция, сортировка и калибровка .	ПО
Очистка и измельчение сырья ...	111
Предварительная тепловая обработка	сырья ........	114
Глава 6. Укладка продукта в тару н ее герметизация (Б. Л. Фтаумеи-
баум).........................................................140
Тара для консервов	140
Подготовка тары к фасовке яонсервов	153
Фасовка консервов .....	.	,	156
Эксгуастирование	.	.	.	159
Герметизация тары	....	169
Глава 7. Микробиологические н теплофизнческие основы тепловой
стерилизации	пищевых продуктов	(Б Л. Флаумеибаум)	175
Факторы,	определяющие	выбор температуры	стерятизацин . . .	176
Факторы,	определяющие	время стерилизации	. ......	183
Факторы, влияющие на смертельное время (микробиологическая со-
ставляющая) .............................................  185
Факторы, влияющие иа время проникновения теплоты в глубь про-
дукта (теплофнзнческая составляющая).......................203
492
Глава 8. Математический анализ режимов стерилизации консервов
(Б. Л. Флаумеибаум) ... -.....................................
Определение фактической летальности	.....
.Определение требуемой летальности.........................
Изыскание научно обоснованных режимов стерилизации консервов
Зависимость между фактической летальностью режимов стерилизации
н процентом биологического брака консервов....................
Глава 9. Физические параметры процесса тепловой стерилизации
(Б. Л. Флаумеибаум)...........................................
Давление в консервной таре при стерилизация
Давление в жестяной таре	....
Давление в стеклянной таре ...........
Меры, позволяющие уменьшить давление в консервной таре при стери-
лизации ......	.....
Тепловое эксгаустнрование
Механическое эксгаустнрование
Применение противодавления .	.	.............
Глава 10. Техника тепловой стерилизации консервов (Б. Л. Флаумеи-
баум) .................................
Стерилизация в закрытом автоклаве .	...
Стерилизация в открытом автоклаве	...
Стерилизация паром ........................... .
Стерилизация в воде с противодавлением ......
Паровоздушная стерилизация консервов в металлической таре
Стерилизация консервов в автоклавах новых конструкций
Стерилизация в аппаратах непрерывного действия .
.Асептическое консевирование пищевых продуктов
Глава II. Биофизические методы обработки растительного сырья
(Б. JI. Флаумеибаум).......................... . .
Основная проблема в производстве соков без мякоти
Биофизическая трактовка вопросов сокоотдачи
Повреждение клеток при механических воздействиях
Температурный фактор к сокоотдача...................
Действие ферментных препаратов на растительные клетки ....
Влияние ионизирующих излучений (ИИ) на сокоотдачу плодов я ягод
Электроплазмолнз — новый физический метод повышения еокоотдачи
Глава 12. Статика процесса сушкн пищевых продуктов (М. А. Гри-
шин) .........................................................
Подготовка сырья к сушке ............
Свойства влажных растительных материалов как объектов сушкн
Влажность и влагосодержанне материала ...
Теплофизическне характеристики материала
Термодинамические свойства влажного воздуха
Термодинамика сушки........................
Расчет процесса сушкн .	.	.
/—диаграмма.................
Экономичность процесса сушкн
Глава 13. Кинетика и динамика процесса сушкн (М. А. Гришин)
Перемещение жидкости я пара во влажных материалах в процессе
5 ёшш §	as g §
сушки........................ .........	368
Критерии подобия тепло- и влагообмена в процессе сушин	370
Расчет процесса сушкн	..........	. 375
Глава 14. Способы сушкн (М. А. Гришин)	392
Конвективный способ.................. ,	392
Сушка во взвешенном слое...............394
493
Сушка распылением	....	............406
Контактный способ............................................. ...416
Сушка термоизлученнем— инфракрасными лучами	419
Сушка токами высокой и сверхвысокой частоты	.	421
Сублимационная сушка........................................ ...	423
Глава 15 Особенности консервирования пищевых продуктов с по-
мощью холода (С. Q Танчев) .	.	.	427
Факторы, влияющие иа качество пищевых продуктов, консервированных
методом охлаждения..............................................  427
Процессы, протекающие в пищевых продуктах при хранении их в охлаж-
денном состоянии .	....	....	431
Замораживание...................................................  433
Особенности процесса замораживания отдельных видов пищевых про-
дуктов	......................................... 437
Способы замораживания пищевых продуктов .	.	.	- 439
Хранение замороженных пищевых продуктов	440
Размораживание пищевых продуктов ....	.	442
Глава 16. Биохимические изменения нище вых продуктов при консер-
вировании (С G Таичев) ...	.	.	.	443
Оценка технологической обработки пищевых продуктов	.	443
Положительный эффект влияния технологической обработки на пищевые
продукты	..........	.	. .	447
Отрицательный эффект влияния технологической обработки на пищевые
продукты .	......................... .	448
Витамины ....	....	448
Белковые вещества ......	458
Применение ферментов при переработке и консервировании пищевых
продуктов	    478
Список рекомендуемой литературы .	.	...	486
Предметный указатель....................................... .	488
БОРИС ЛЬВОВИЧ ФЛАУМЕНБАУМ
СТОЯН СТОИЧЕВ ТАНЧЕВ
МИХАИЛ АЛЕКСАНДРОВИЧ ГРИШИН
ОСНОВЫ КОНСЕРВИРОВАНИЯ
ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
Зав. редакцией В. К. Фукс
Редактор И. П. Вейшторд
Художественный редактор В. А. Чуракова
Технический редактор Н. В. Новикова
Корректоры М. В. Шаманова, Е. Д. Френкель
И Б М 4479
Сдано в набор 12.03.86. Подписано в печать
11.07 86. Т-11463. Формат 60X90'/i5- Бумага ки-
жури. Литературная гарнитура. Высокая печать
Усл печ. л. 31. Усл. кр -отт. 31. Уч.-нзд. л. 33,18.
Изд. № 494. Тираж 14 000 экз. Заквз 205
Цена 1 р. 40 к.
Ордена Трудового Красного Знамени ВО «Агро-
н ремиз дат», 107807, ГСП» Москва, Б-53, Садовая-
Спасская. 18.
Московская типография № 11 Союзполн графи рома
при Государственном комитете СССР по делам
издательств, полиграфин и книжной торговли.
113105, Москва, Нагатинская ул., д. 1.
ВО «Агропромиздат»
в 1987 г.
для специалистов пгпцевой промышленности
выпустят следующие книги:
Гельфанд С. Ю., Дьяконова Э. В., Медведе-
ва Г. Н. Основы управления качеством продукции и техио-
химическнй контроль консервного производства. 18 л.
Рассмотрены основные задачи стандартизации в консервной
промышленности, структура и функции комплексной системы
управления качеством продукции (КСУ КП), виды контроля
за качеством продукции. Особое внимание уделено вопросам
выборочного статистического контроля протукцнн.
Подробно описаны методы контроля качества продуктов,
тары н воды.
Для учащихся техникумов по специальности «Технология
консервирования и технохимическнй контроль».
ГореньковЭ С., Г о р е н ь к о в а А. Н., Усачева Г. Г.
Технология консервирования. 25 л.
Даны характеристики растительного сырья, тары для кон-
сервной продукции, основных методов консервирования.
Обобщен материал по современной технологии консервиро-
вания плодов и овощей, рассмотрены традиционные и новые
технологические процессы — асептическое коисервнрованне, не-
прерывная стерилизация, хранение полуфабрикатов. Изложены
особенности технологии производства консервов нз различных
видов сырья; комплексной переработки сырья с использованием
безотходной технологии
Для учащихся техникумов по специальности «Технология
консервирования плодов и овощей».
Предварительные заказы на интересующие вас издания при-
нимают книжные магазины, распространяющие научно-техни-
ческую литературу.