Способ высокотемпературной тепловой обработки и последующего охлаждения продуктов питания, упакованных в жесткую или мягкую упаковку, в автоклаве Российский патент 2025 года по МПК A23B2/30 A23B2/10 

Предлагаемое изобретение относится к консервной промышленности, а именно к способам охлаждения консервов и продуктов питания в мягкой и жесткой упаковке после высокотемпературной тепловой обработки, и предназначено для использования в фермерских хозяйствах и в домашних условиях.

Известны способы охлаждения консервов (патенты на изобретения №№ 2327383, 2449631), предлагающие охлаждение в потоке хладоносителя или атмосферного воздуха, с последующим нанесением на поверхность тары водяной пленки, либо тару с консервами охлаждают в потоке увлажненного воздуха со скоростью 2÷6 м/с с мелкодисперсной влагой, при этом в каждом способе тара с продуктом вращаются вокруг своей продольной оси.

Недостатками данных способов является то, что охлаждение производится после извлечения тары из рабочего объема теплоносителя при высокой его температуре и требует наличия специального оборудования для вращения тары и подачи водо-воздушной смеси, к тому же мягкая упаковка потребует ее дополнительной фиксации при вращении, а твердая упаковка чувствительна к ударам и резким перепадам температуры, вероятность которых возрастает при перемещении тары. Мягкая упаковка чувствительна к разнице давлений внутри тары и снаружи.

Наиболее близким является способ консервирования (пат. RU 2247519, опубл. 10.03.2005), предусматривающий заполнение пластиковой упаковки подлежащим термообработке продуктом, запечатывание заполненной пластиковой упаковки и термообработку запечатанной и заполненной пластиковой упаковки, причем стадию охлаждения ведут холодной водой при одновременной подаче в автоклав воздуха под давлением, по меньшей мере, частично компенсирующим давление внутри горячих упаковок так, чтобы эти упаковки не повреждались при охлаждении, а после понижения температуры упаковок, по меньшей мере, до 90°С или ниже давление сбрасывают и продолжают охлаждение холодной водой при давлении окружающей среды, причем используют пластиковые упаковки, выполненные из ламинированного материала, наружный слой которого включает полиэфирные волокна.

Однако создание и поддержание дополнительного давления на стадии охлаждения требует подключения датчиков давления и температуры, систем контроля и регулирования этих параметров, а также скорости подачи холодной воды и воздуха под давлением в течение всей стадии, что приводит к увеличению числа технологических операций, усложняет работу персонала, требует значительной квалификации работников, повышает вероятность сбоев. Все эти недостатки делают способ непригодным для применения в частных домохозяйствах. Кроме того, способ предусматривает применение специально разработанного слоистого материала для мягкой упаковки, содержащего армирующий слой из полиэфирного волокна (лавсан) и позволяющего реализовать значительные перепады температуры и давления за короткое время (порядка 25-46°С и 0,4-1,3 бар за 2-3 минуты). Стандартная коммерчески доступная мягкая упаковка может не выдержать таких резких изменений.

Техническим результатом предлагаемого способа является упрощение и повышение безопасности способа охлаждения консервов и продуктов питания после тепловой обработки в твердых и мягких упаковках, чувствительных к перепаду давления, в условиях частных домохозяйств путем снижения количества технологических операций.

Технический результат достигается тем, что предложен способ охлаждения консервов и продуктов питания в автоклаве после высокотемпературной тепловой обработки, в котором рабочий объем автоклава, заполненный теплоносителем с размещенным в нем обрабатываемым продуктом, упакованным в жесткую или мягкую упаковку, до начала тепловой обработки герметично закрывают крышкой, выполненной с возможностью установки в ней теплообменника, после окончания тепловой обработки продукта нагрев автоклава прекращают и, не открывая крышку с размещенным в ней теплообменником, начинают регулируемую подачу теплоносителя в теплообменник из внешнего трубопровода, постепенно охлаждая рабочий объем автоклава с размещенным в нем обрабатываемым продуктом, упакованным в жесткую или мягкую упаковку, обеспечивая плавную компенсацию давления внутри упаковки, так, чтобы упаковка не повреждалась при охлаждении, а после охлаждения рабочего объема автоклава подачу теплоносителя в теплообменник прекращают, обработанный продукт выгружают и охлаждают до комнатной температуры вне рабочего объема автоклава. Объемный расход теплоносителя в теплообменнике регулируют так, чтобы охлаждение рабочего объема автоклава происходило не менее чем за 30-40 минут.

Предлагаемый способ охлаждения консервов реализуют следующим образом.

В автоклаве размещают обрабатываемый продукт, упакованный в жесткую или мягкую упаковку, заполняют рабочий объем автоклава теплоносителем, герметично закрывают автоклав крышкой, выполненной с возможностью установки в ней теплообменника с регулируемой подачей теплоносителя из внешнего трубопровода.

После герметизации нагревают автоклав с теплоносителем, обеспечивая термообработку упакованного продукта в течение заданного времени и в соответствии с температурными режимами, чтобы провести стерилизацию, пастеризацию или приготовление продукта. По завершении температурной обработки нагрев автоклава прекращают и, не проводя его разгерметизации, то есть не открывая крышку с размещенным в ней теплообменником, подают в него теплоноситель из внешнего трубопровода для охлаждения рабочего объема автоклава.

При этом объемный расход теплоносителя в теплообменнике рассчитывается таким, чтобы охлаждение рабочего объема происходило не менее чем за 30-40 минут.

После этого подачу теплоносителя в теплообменник прекращают, разгерметизируют автоклав, открывая крышку, и производят выгрузку обрабатываемого продукта в жесткой или мягкой упаковке, не удаляя все еще нагретый теплоноситель из рабочего объема автоклава. При этом сразу можно произвести загрузку следующей партии в уже нагретый теплоноситель в объеме автоклава, что экономит энергию и время на разогрев рабочего объема до температурного режима обработки продукта. Вне рабочего объема автоклава выгруженный обработанный продукт в жесткой или мягкой упаковке охлаждают до комнатной температуры.

Теплообменник может быть выполнен в виде цилиндра, спирали, змеевика, полого диска с системой внутренних перегородок и других форм, обеспечивающих эффективный теплообмен с рабочим объемом автоклава. Теплообменник выполняют из материалов, обладающих высокой теплопроводностью, прочностью и пластичностью для придания форм, например, цветных металлов, сталей, чугунов. Одним из вариантов исполнения такого теплообменника может служить цилиндр, навитый, например, из металлической трубки. При таком исполнении теплообменника объем теплоносителя в нем может изменяться путем увеличения или уменьшения количества витков, что делает возможным эффективное охлаждение рабочего объема автоклавов как малой, так и большой вместимости. Подача теплоносителя из внешнего трубопровода внутри теплообменника позволяет избежать соприкосновения с теплоносителем рабочего объема автоклава, что освобождает от необходимости поддерживать высокое давление при прохождении теплоносителя через теплообменник, а также повышает безопасность способа для оператора и соблюдение технологических требований режима тепловой обработки продукта. Постепенное снижение температуры рабочего объема автоклава теплообменником обеспечивает плавную компенсацию давления внутри упаковки, так что упаковка не повреждается, а также позволяет не сбрасывать давление в автоклаве через клапан, что повышает безопасность для персонала.

Режим тепловой обработки пастеризации, стерилизации и приготовления продуктов устанавливают по температуре и продолжительности, которые зависят от химического состава консервируемого продукта, кислотности среды, видов и количеств микроорганизмов перед этой обработкой и условий проникновения тепла в продукт. В уровне техники известна соответствующая информация по всем режимам, например, см. «Справочник по производству консервов» в 4 т., под редакцией д.т.н. В.И. Рогачева, Москва Пищевая промышленность, 1965-1971г; Б.Л. Флауменбаум, С.С. Танчев, М.А. Гришин «Основы консервирования пищевых продуктов», Москва Агропромиздат, 1986 г, 494 с.

Стерилизация консервов - это термическая обработка продукта, обеспечивающая гибель нетермостойкой неспорообразующей (вегетативной) микрофлоры и уменьшение числа спорообразующих микроорганизмов до уровня, достаточного для предотвращения микробиологической порчи при температурах умеренного климата (15-30°С), а в случае необходимости и при более высоких температурах, и гарантирующая по микробиологическим показателям безопасность употребления консервов в пищу. Стерилизуют консервы при температурах выше 100°С, чаще всего при температуре 113-120°С. Пастеризуют консервы при температуре ниже 100°С. Приготовление продуктов питания ведут при температурах от 70 до 100°С.

Процесс стерилизации овощных и фруктовых консервов, расфасованных в горячем виде в стеклянные банки, необходимо проводить в уже подогретом до 70-90°С рабочем объеме автоклава во избежание растрескивания.

Начало процесса охлаждения сразу после завершения стерилизации, пастеризации или приготовления продуктов предотвращает непредусмотренное технологическим режимом увеличение времени температурной обработки, приводящее к ухудшению качества продукции, а скорость охлаждения обеспечивает постепенное остывание продуктов, упакованных в твердую или мягкую упаковку, что позволяет избежать резких перепадов температуры и давления, способных вызвать нарушение целостности упаковки. Кроме того, охлаждение рабочего объема автоклава без его разгерметизации обеспечивает плавное снижение давления, что способствует сохранению целостности упаковки. Плавное снижение температуры и давления в течение заданного времени обеспечивает наилучшее сохранение пищевой ценности и вкусовых характеристик подвергаемого тепловой обработке продукта.

Далее изобретение поясняется неограничивающими примерами его выполнения.

Пример 1

Реализовать способ одним из частных примеров можно с помощью автоклава «Автоклав-стерилизатор для консервирования и приготовления пищевых продуктов в домашних условиях», пат 2822042, опубл. 28.06.2024.

В автоклав с рабочим объемом 250 литров загружают 200 единиц реторт-пакетов, каждый объемом 370-450 см³ (мягкая упаковка), с упакованным в них мясо-растительным сырьем для приготовления стерилизованных консервов (свинина жаренная с рисом). Заполняют рабочий объем теплоносителем до верхнего уровня автоклава, в качестве теплоносителя используют воду. Герметично закрывают автоклав крышкой с установленным в ней теплообменником, после чего нагревают автоклав с теплоносителем до 115°С, стерилизуют реторт-пакеты с мясным сырьем в течение 50 минут. По завершении температурной обработки нагрев автоклава прекращают и, не проводя его разгерметизацию, подают в теплообменник теплоноситель из внешнего трубопровода для охлаждения рабочего объема автоклава. Теплообменник выполнен в виде спирали, изготовленной из стальной трубы цилиндрического сечения с наружным диаметром 10 мм. Его подключают к внешнему трубопроводу (стандартный водопровод с давлением 2-3 атм) и обеспечивают регулируемую подачу теплоносителя, в качестве теплоносителя теплообменника используют воду.

После охлаждения рабочего объема в течение 70 минут подачу теплоносителя в теплообменник прекращают, разгерметизируют автоклав, открывая крышку, и производят выгрузку реторт-пакетов, не удаляя все еще нагретый теплоноситель из рабочего объема автоклава. Ревизия целостности реторт-пакетов с мясо-растительными стерилизованными консервами показала, что все пакеты без повреждений. Далее реторт-пакеты охлаждали вне автоклава до комнатной температуры.

Пример 2

Тепловой обработке подвергают сок натуральный в жесткой упаковке (стеклянные банки объемом 1 литр) согласно примеру 1, при этом осуществляют обработку в режиме пастеризации с температурой рабочего объема автоклава 90°С, процесс пастеризации проводят в течение 30 минут. По завершении температурной обработки нагрев автоклава прекращают и, не проводя его разгерметизацию, подают в теплообменник теплоноситель из внешнего трубопровода для охлаждения рабочего объема автоклава. После охлаждения рабочего объема в течение 40 минут подачу теплоносителя в теплообменник прекращают, разгерметизируют автоклав, открывая крышку, и производят выгрузку банок, не удаляя все еще нагретый теплоноситель из рабочего объема автоклава. Ревизия целостности стеклянных банок с пастеризованным натуральным соком показала, что все банки без повреждений. Далее банки охлаждают вне автоклава до комнатной температуры.

Пример 3

Тепловой обработке подвергают вареные и копчено-вареные продукты из мяса (окорок, рулет, мясо свиных голов прессованное) в натуральных или синтетических оболочках согласно примеру 1, при этом осуществляют обработку в режиме приготовления продукта с температурой рабочего объема автоклава 85-95°С (в натуральных оболочках), 50-60°С (в синтетических оболочках), в который погружают приготавливаемый продукт. Тепловую обработку проводят в течение 30 минут, после чего температуру в автоклаве устанавливают на уровень 75-80°С и ведут варку из расчета 45-55 мин нагрева на 1 кг массы продукта. По завершении температурной обработки нагрев автоклава прекращают и, не проводя его разгерметизацию, подают в теплообменник теплоноситель из внешнего трубопровода для охлаждения рабочего объема автоклава. После охлаждения рабочего объема в течение 30 минут подачу теплоносителя в теплообменник прекращают, разгерметизируют автоклав, открывая крышку, и производят выгрузку приготовленных продуктов, не удаляя все еще нагретый теплоноситель из рабочего объема автоклава. Ревизия показала сохранение целостности оболочек. Далее батоны вареных и копчено-вареных продуктов из мяса охлаждают вне автоклава до комнатной температуры.

Предлагаемый способ обеспечивает возможность охлаждения консервов и продуктов питания в мягкой и жесткой упаковке после высокотемпературной тепловой обработки, предотвращая нарушение целостности тары, является несложным и безопасным в практическом применении.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Способ высокотемпературной тепловой обработки и последующего охлаждения продуктов питания, упакованных в жесткую или мягкую упаковку, в автоклаве предусматривает заполнение рабочего объема автоклава теплоносителем и обрабатываемым продуктом питания, упакованным в жесткую или мягкую упаковку. Перед началом тепловой обработки герметично закрывают крышку автоклава, выполненную с возможностью установки в ней теплообменника. Осуществляют высокотемпературную тепловую обработку. После окончания высокотемпературной тепловой обработки продукта нагрев автоклава прекращают. Далее, не открывая крышку с размещенным в ней теплообменником, начинают регулируемую подачу теплоносителя в теплообменник из внешнего трубопровода, охлаждая рабочий объем автоклава с размещенным в нем обрабатываемым продуктом питания, упакованным в жесткую или мягкую упаковку. Причем подачу теплоносителя в теплообменник регулируют так, чтобы охлаждение рабочего объема автоклава происходило не менее чем за 30-40 минут. После охлаждения рабочего объема автоклава подачу теплоносителя в теплообменник прекращают. Обработанный продукт выгружают и охлаждают до комнатной температуры вне рабочего объема автоклава. Изобретение направлено на упрощение и повышение безопасности способа охлаждения консервов и продуктов питания после тепловой обработки в твердых и мягких упаковках, чувствительных к перепаду давления. 3 пр.

Способ высокотемпературной тепловой обработки и последующего охлаждения продуктов питания, упакованных в жесткую или мягкую упаковку, в автоклаве, характеризующийся тем, что рабочий объем автоклава, заполненный теплоносителем с размещенным в нем обрабатываемым продуктом питания, упакованным в жесткую или мягкую упаковку, до начала тепловой обработки герметично закрывают крышкой, выполненной с возможностью установки в ней теплообменника, осуществляют высокотемпературную тепловую обработку, после окончания высокотемпературной тепловой обработки продукта нагрев автоклава прекращают и, не открывая крышку с размещенным в ней теплообменником, начинают регулируемую подачу теплоносителя в теплообменник из внешнего трубопровода, охлаждая рабочий объем автоклава с размещенным в нем обрабатываемым продуктом питания, упакованным в жесткую или мягкую упаковку, причем подачу теплоносителя в теплообменник регулируют так, чтобы охлаждение рабочего объема автоклава происходило не менее чем за 30-40 минут, после охлаждения рабочего объема автоклава подачу теплоносителя в теплообменник прекращают, обработанный продукт выгружают и охлаждают до комнатной температуры вне рабочего объема автоклава.