HTST, sterylizacja, apertyzacja
HTST, STERYLIZACJA, APERTYZACJA
W temperaturach poniżej 100°C prowadzone są procesy apertyzacji i pasteryzacji żywności. W 100°C można również wysterylizować żywność, ale trwa to bardzo długo. Soki owocowe, napoje, mleko UHT utrwalane mogą być bardzo szybko w temp. 140°C (konieczne jest następnie szybkie schłodzenie wyrobu). Apertyzacja i pasteryzacja (prowadzona zwłaszcza w autoklawie) doprowadzi zazwyczaj do przegrzania wyrobu, ze względu na gorzej kontrolowany proces chłodzenia. Skuteczne utrwalanie z zachowaniem lepszej jakości wyrobu wymagać więc będzie technologii aseptycznej.
HTST – w autoklawie
W produktach lepkich dawka cieplna dochodzi do produktu, ale dalej nie może się poruszać – współczynnik wnikania jest nieduży i następuje przegrzanie warstwy wyrobu przy opakowaniu.
MIESZANIE to z punktu widzenia fizyki „wymuszona konwekcja”. Dziki mieszaniu w procesach apertyzacji, pasteryzacji, sterylizacji, następuje wzrost współczynnika przenikania ciepła.
- Autoklaw pionowy (łapy przesuwają puszki po półkach z zaworami gwiaździstymi)
- Autoklaw podłużny śrubowy – leżący obrotowy, ciągły (puszka toczy się po kolistej (śliskiej) ścianie autoklawu)
Wolna przestrzeń w puszce – powietrze – powinno przemieszczać się w trakcie mieszania, wtedy współczynnik konwekcji wzrasta:
- Za wolno (powietrze w tym samym miejscu)
- Za szybko (siła odśrodkowa przesuwa treść konserwy na zewnątrz)
- Optymalne (przestrzeń wolna przesuwa się przez treść konserwy – wzrost współczynnika konwekcji) – nie ma przegrzania, możemy podnieść temperaturę lub obniżyć czas procesu termicznego (apertyzacji/ pasteryzacji/ sterylizacji).
Zastosowanie HTST – kolejny znaczący etap w sterylizacji żywności
Wózek z puszkami wprowadzamy do cylindrycznego autoklawu – wewnątrz bęben obrotowy (1m X 2m). Są to autoklawy, dzięki którym możemy utrwalić produkty o konsystencji lepkiej, produkty dla dzieci, warzywno-mięsne tzn. produkty, które należy utrwalić i przy okazji zachować jak najlepszą, jakość. Zakwasza się produkty warzywne poprzez dodanie do nich produktów owocowych, co jest ułatwieniem dla sterylizacji (pieczarki sterylizujemy z kwaskiem cytrynowym w pH 6-6,5 [1h] a przy pH 4,5 – 5 [25min].
Pamiętajmy, że:
– pH żywności mieści się w szerokim przedziale od pH = 2 (1,8) do pH ok 7. Tradycyjnemu procesowi pasteryzacji będą mogły podlegać wyłącznie wyroby o pH poniżej 4,6
– aby uzyskać pełne dane procesowe, należy przeprowadzić mapowanie temperatury w autoklawie
Autoklawy HYDROSTATYCZNE (z zamknięty słupem wody)
- Zapewnienie procesu ciągłego
Np.: do szklanych opakowań – nie lubią szoków termicznych
Kocioł – ciśnienie zależy od wysokości słupa tzn. takie, by para nie wydmuchiwała wody
- Za pomocą wysokość słupa wody regulujemy temperaturę sterylizacji np.: chcąc podwyższyć temp. podnosimy słup, obniżyć temp = obniżyć słup np. o 3 cm = dokładna regulacja ciśnienia (temperatura jest funkcją wysokości słupa wody np.: 2 cm = 0,5 atm.)
- Czas sterylizacji regulujemy za pomocą szybkości obiegu puszek = przenośnik rynnowy
- Nie ma mieszania
- Zamknięty zaworami
- Robocza wysokość równoważy ciśnienie wewnętrzne (0,2 MPa = 10 m – słupa wody)
- Idealny przy dużej produkcji konserw
- Nie ma oczekiwania na sterylizacje, przegrzania, stygnięcia
- Wymagana duża skala produkcji (wada)
- Wymagana duża wysokość (izolacja) (wada)
Jak obniżyć wysokość:
Autoklaw typu Hunister (węgierski) – zamiast 1 słupa – 3 (szeregowo pracujące).
Cechy szczególne:
- Skomplikowany system przenośników (wada)
- Zawory w postaci słupa
- Idealne nagrzewanie
- Dobre chłodzenie
Sterylizator płomieniowy
Ogrzewany płomieniowo – komora, do której puszki wchodzą w pozycji leżącej.
Puszki metalowe – podgrzewane jak w kuchni gazowej (przed para, po – woda).
Specyfikacja:
- 1do 3 min, temp. 120-130°C
- Nie ma przeciwciśnienia, ani mieszania
- Puszki muszą być cylindryczne – do 99 mm
Sterylizator powietrzny (szafkowy)
- 150°C, 10m/s (wymiana ciepła – szybkość), ruch puszek
- Do mleka w puszkach – po 15 min – 123°C
Sterylizator fluidyzacyjny (w złożu fluidalnym)
Warstwa fluidalna – warstwa opiłek metalowych nagrzanych do wysokiej temperatury.
Złoże cząstek metalu jest ogrzewane gazem (gaz -temp. do 800°C).
Hematyt, piasek, ziarna ceramiczne
- Puszka jest ogrzewana w złożu – do temperatury sterylizacji
- Sterylizacja sucha = nie ma korozji
- Najważniejsze à wzrost temperatury i skrócenie czasu
APERTYZACJA – utrwalanie produktów żywnościowych przy użyciu ciepła w opakowaniach hermetycznych
Nazwa apertyzacja pochodzi od nazwiska jej wynalazcy – francuskiego kucharza Nicolasa Apperta. O skuteczności wyjaławiania za pomocą apertyzacji decydują
- temperatura apertyzacji,
- czas apertyzacji.
Proces utrwalania produktów żywnościowych – proces właściwego utrwalania poza opakowaniem; napełnienie i zamknięcie opakowania w warunkach aseptycznych – MODYFIKACJA APERTYZACJI
Zalety apertyzacji:
- Utrwalanie termiczne poza opakowaniem – ciągłe i szybkie utrwalanie ze względu na charakter urządzeń do tego stosowanych
- W pełni wykorzystana zasada HTST (błyskawiczne utrwalanie w wysokich temperaturach np. 140°C w 1s)
- Chłodzenie szybko np.: próżniowo; w niskich ciśnieniach – gwałtowne odparowanie; szybki spadek temperatury
Parametry apertyzacji konserw krytyczne z punktu widzenia systemu HACCP:
- temperatur początkowa wsadu
- czas dojścia wsadu do temperatury apertyzacji
- czas przetrzymania w temperaturze apertyzacji
- wkład fazy chłodzenia (temperatura i czas chłodzenia)
W praktyce przemysłowej czas podgrzewania i chłodzenia konserw apertyzowanych wyznacza się empirycznie. Zbyt krótkie czasy podgrzewania opakowań do temperatury apertyzacji lub zbyt szybkie schłodzenie po zakończeniu apertyzacji powodują mechaniczne uszkodzenia opakowań lub są przyczyną technicznych.
UPERTYZACJA – np. mleko:
- wtrysk żywej pary
- wysoka temperatura pary powoduje, że podczas skroplenia przekazywana jest do wyrobu cała energia przemiany fazowej
- niskie ciśnienie (następuje odparowanie wody).
- para jak i przewody muszą mieć odpowiednią czystość.
Sposoby utrwalania poza opakowaniem:
- Koncentrat pomidorowy – lepki i gęsty (ok. 40% ss.) à przepływa przez płaskie rury à szybkie nagrzanie cienkiej warstwy koncentratu.
Aseptyczne pakowanie – napełnianie gorącym przecierem opakowań; pasteryzacja zewnętrznych warstw opakowania w tunelu przepływowym.