Спосіб термічної стерилізації м’ясопродуктів
Номер патенту: 31249
Опубліковано: 15.12.2000
Автори: Кравців Роман Йосипович, Демків Тарас Михайлович, Гембара Тарас Васильович, Федишин Ярослав Іванович
Формула / Реферат
Спосіб термічної стерилізації м'ясопродуктів, який включає їх нагрівання в герметичній металевій тарі циліндричної форми у середовищі перегрітої водяної пари під тиском та витримування при температурі середовища за попередньо розрахованим режимом стерилізаціі - при певних температурі та часу стерилізації, який відрізняється тим, що оптимальний режим стерилізаціі визначають з врахуванням інтенсивності теплообміну між нагріваючим середовищем і поверхнею м'ясопродуктів, виду мікрофлори, зменшення її концентрації із зміною температури в центрі мясопродукту протягом всього часу стерилізаціі шляхом визначення для досягнення стерилізаційного F-ефекту температури стерилізації з рівності:
де р - коефіцієнт, який визначають теплофізичними характеристиками м'ясопродуктів і різницею між температурою стерилізації та їх початковою температурою; s - коефіцієнт, який визначають теплофізичними характеристиками м'ясопродуктів та геометричними розмірами тари;
де Е - енергія активації виду мікрофлори,
R - універсальна газова постійна;
де А - стеричний фактор мікрофлори, е - основа натурального логарифма; DTH - коефіцієнт, який дорівнює необхідному часу для зменшення концентрації мікрофлори в 10 разів при фіксованій нормативній температурі Тн=121,1°С; Eі - інтегральна показникова функція; ТП – порогове значення температури, після досягнення якої розпочинається знищення мікрофлори; ТK - температура в центрі продукту, за якої стерилізаційний F-ефект досягає нормативної величини FK; TС - температура стерилізації; t3 - тривалість витримування мясопродукту у нагріваючому середовищі після моменту досягнення у його центрі температури ТС;
та часу стерилізації:
Текст
Спосіб термічної стерилізації м'ясопродуктів, який включає їх нагрівання в герметичній металевій тарі циліндричної форми у середовищі перегрітої водяної пари під тиском та витримування при температурі середовища за попередньо розрахованим режимом стерилізації при певних температурі та часу стерилізації, відрізняється тим, що оптимальний режим стерилізації визначають з врахуванням інтенсивності теплообміну між нагріваючим середовищем і поверхнею м'ясопродуктів, виду мікрофлори, зменшення її концентрації із зміною температури в центрі м’ясопродукту протягом всього часу стерилізації шляхом визначення для досягнення стерилізаційного F-ефекту температури стерилізації з рівності: æ b é æ b ö æA F = DTH ç b ç e Tc êEi ç Tк - ÷ ç Tc ÷ ç è s ç ê è ø ë è 31249 погіршення органолептичних властивостей і харчової цінності продукту. Відомі способи стерилізації (Федоров Н.Е. Интенсификация технологических процессов мясной промышленности. - М., 1968, 60 с.), які включають нагрівання консервів при заданій температурі стерилізації Тс та витримування їх при Тс протягом певного часу стерилізації t. Недоліки їх використання полягають у наступному: F-ефект (летальність мікрофлори) визначається при сталій температурі T, хоча загальновідомо, що остання змінюється у центрі продукту під час нагрівання. Цей недолік приводить до завищення енерговитрат, тривалості технологічного процесу, та, часто, до погіршення органолептичних властивостей і харчової цінності консервів. Це обумовлено тим, що не враховується F-ефект протягом часу досягнення в центрі м’ясопродукту сталої температури Тс. Отже, у вказаних способах стерилізації основними недоліками є: завищені температура Тс або час t стерилізації, викликані завищеним розрахунковим рівнем летальності мікрофлори. Найбільш близьким за сумою суттєвих ознак до способу, що пропонується, є спосіб термічної стерилізації м'ясних консервів (Федоров Н.Е. Расчеты и анализ теплообмена при стерилизации мясных консервов. - М., 1968, 47 с.). Спосіб включає термічне нагрівання консервів при заданій сталій температурі стерилізації Тс та витримування їх при Тс у середовищі перегрітої пари під тиском протягом певного часу t (Тс і t попередньо розраховуються) і забезпечує необхідний рівень знищення мікрофлори після закінчення процесу стерилізації. Технічний результат відомого способу проявляється у досягненні необхідного значення F-ефекту після завершення технологічного процесу. Недоліками відомого способу є: 1) визначення F-ефекту при сталій температурі за наближеною залежністю Болла (Флауменбаум Б.Л. Теоретические основы стерилизации консервов. – Киев, ун-т., 1960, 195 с.) без врахування зміни температури з часом при стерилізації, що обумовлює значні неточності у визначенні стерилізаційного ефекту; 2) задання Тс без врахування виду і концентрації мікрофлори. Перераховані недоліки обумовлюють збільшення тривалості технологічного процесу і, як наслідок, приводять до завищення енерговитрат та викликають погіршення органолептичних властивостей і харчової цінності консервів. Запропонований нами спосіб усуває недоліки прототипу і включає нагрівання м'ясопродуктів у герметичній металевій тарі циліндричної форми в середовищі перегрітої водяної пари під тиском та витримування при температурі середовища за попередньо розрахованим режимом стерилізації при певних температурі Тс та часу стерилізації t. Технічний результат способу проявляється в результативності стерилізації при зниженні енерговитрат та досягненні високих харчової цінності і органолептичних властивостей, який отримують за рахунок того, що: 1) визначення F-ефекту проводиться на основі рівняння Арреніуса (Чанг Р. Физическая химия с приложениями к биологическим системам. - М.: Мир, 1980. - 662 с.): E к = A × e RT ; де к - коефіцієнт швидкості знищення мікроорганізмів; А - стеричний фактор, 1/с; Е - енергія активації, необхідна для руйнування мікроорганізмів, Дж/моль; R - універсальна газова стала Дж/(моль·К); Т - температура, °К; протягом всього часу стерилізації без штучного фіксування температури в центрі консерви; 2) задання Тс та t проводиться з врахуванням виду (величина Е) і концентрації мікрофлори. Спосіб забезпечує необхідний рівень знищення мікрофлори після закінчення процесу стерилізації. В основу винаходу поставлено завдання створити ефективний, доступний в інженерній практиці спосіб стерилізації консервів у середовищі перегрітої водяної пари під тиском за оптимальних температури та часу нагрівання. Технічний результат досягають створенням оптимального режиму стерилізації, що досягається шляхом задання температури середовища Тс і часу стерилізації t, які при заданому значенні Fефекту обчислюють за формулами: æ b é æ b ö æA F = DTH ç b ç e Tc êEi ç Tк - ÷ ç ç Tc ÷ è s ç ê è ø ë è b ö ö æ b öù - Ei ç Tn - ÷ú + Ei ( Tn ) - Ei (Tк ) ÷ + Abe Tc t 3 ÷ ; ç ÷ ÷ ÷ T0 øú ÷ è û ø ø 1 Tк - Tc ln + t3 , p s на основі наступних характеристик:: коефіцієнта р, який визначають за теплофізичними характеристиками м'ясопродуктів і різницею між температурою стерилізації та їх початковою температурою; коефіцієнта s, який визначають за теплофізичними характеристиками м'ясопродуктів та геометричними розмірами тари; E b=R де Е - енергія активації виду мікрофлори, R - універсальна газова постійна; Аb=Аlgе, де А - стеричний фактор мікрофлори, е - основа натурального логарифма; коефіцієнта D Tн - який дорівнює необхідному t= часу для зменшення концентрації мікрофлори в 10 разів при фіксованій нормативній температурі Tн=121,1°С; інтегральної показникової функції Ei (Лебедев Н.Н. Специальные функции и их применение. - М.: Физматгиз, 1963. – 358 с.); порогового значення температури Тn, після досягнення якої розпочинається знищення мікрофлори; температури Тк в центрі м'ясопродукту, за якої стерилізаційний F-ефект досягає нормативної величини Fн, температури стерилізації Тc; 2 31249 тривалості t3 витримування м'ясопродукту у нагріваючому середовищі після моменту досягнення у його центрі температури Тс. Всі характеристики стерилізаційного апарату беруться або з його паспортних даних або, як і м'ясопродуктів, визначаються за відомими методиками (Гинзбург А.С., Громов М.А., Красовская Г.И. Теплофизические характеристики пищевых продуктов. - М.: Пищепром, 1980, 288 с.). Технічний результат проявляється в отриманні високоякісного продукту за мінімальних енерговитрат, який відповідає вимогам санітарно-мікробіологічної безпеки. Механізм позитивного ефекту забезпечується тим, що при розрахунку режиму стерилізації враховуються мікробіологічні та теплофізичні характеристики консервів і нагріваючого середовища. Під час проведення автором патентноінформаційного пошуку знайдено технічне рішення (Федоров Н.Е. Расчеты и анализ теплообмена при стерилизации мясных консервов. - М., 1968, 47 с.), в якому є ряд суттєвих ознак, спільних із запропонованим - використання попереднього визначення температурного режиму для знищення мікрофлори в м'ясопродуктах під час стерилізації. Однак наявність цих спільних з прототипом ознак не забезпечує технічного результату запропонованого технічного рішення. Технічних рішень, які б за сукупністю ознак повністю співпадали із запропонованим способом, не виявлено. Це дозволяє зробити висновок про відповідність запропонованого технічного рішення критерію "новизна". У патентній та науково-технічній інформації не знайдено технічних рішень, в яких були б описані відомості про ознаки, що відрізняють запропонований спосіб від прототипу і забезпечують досягнення технічного результату - створення оптимального режиму стерилізації за рахунок врахування зміни температури у центрі консерви під час нагрівання та забезпечення впливу цієї зміни на рівень знищення мікрофлори шляхом врахування інтенсивності теплообміну на поверхні тари між середовищем та м'ясопродуктами. Отже запропоноване технічне рішення не випливає явним чином з рівня техніки, що дозволяє зробити висновок про його відповідність критерію "винахідницький рівень". Запропонований спосіб належить до способів оптимізації, технології стерилізації, пастеризації та тиндалізації м'ясопродуктів у герметичній металевій тарі у м'ясопереробній промисловості, а тому відповідає критерію "промислова придатність". Таким чином, запропоноване технічне рішення є новим, промислово придатним, має винахідницький рівень, тобто відповідає всім умовам патентоспроможності винаходу відповідно до розділу II закону України "Про охорону прав на винаходи і корисні моделі" № 3687-XII. Здійснення способу проводять таким чином. Визначають за відомими методиками (Гинзбург А.С., Громов М.А., Красовская Г.И. Теплофизические характеристики пищевых продуктов. - М.: Пищепром, 1980, 288 с.) або беруть з паспортних даних характеристики стерилізаційного апарата і консервів: 1) теплофізичні: коефіцієнти теплопровідності l, температуропровідності a , теплообміну a; 2) мікробіологічні та біофізичні: стеричний фактор А; енергія активації Е виду мікрофлори; задане необхідне значення FH (F-ефекту); коефіцієнт DTH; температура Тс нагріваючого середовища; порогове значення температури Тn, після досягнення якоїрозпочинається знищення мікрофлори; 3) геометричні: розміри консервної банки - висота 2l та радіус R0. Визначають коефіцієнти р та s, виходячи з теплофізичних характеристик м'ясопродуктів, різниці між температурою стерилізації та початковою температурою у центрі консервів, геометричних розмірів тари. Всі характеристики підставляють формулу: ратури стерилізації з рівності: æ b b ö æ A b ç Tc é æ e êEi ç Tк - ÷ F = DTH ç ç Tc ÷ s ç ç è ê è ø ë è b ö ö æ b öù - Ei ç Tn - ÷ú + Ei ( Tn ) - Ei (Tк ) ÷ + Abe Tc t 3 ÷ ç ÷ ÷ T0 ÷ú ÷ è øû ø ø за умови, що t3=0, а Tk табулюють в межах, дозволених ресурсом стерилізаційного апарата та властивостями м’ясопродукту. Якщо при цьому величина F-ефекту F менша за Fн, то Тк прирівнюють до Тс і табулюють формулу за часом витримування консервів t3 від 0 до значення, при якому F=FH. За формулою 1 T - Tc t = ln к + t3 p s розраховують час стерилізації. В результаті отримують параметри режиму стерилізації: температуру Тс та час t стерилізації. Приклад Спосіб термічної стерилізації застосовувався для виробництва консервів "Яловичина тушкована" 1-го сорту у циліндричній металевій стандартній тарі № 9. Консерви стерилізували у камері автоклаву періодичної дії АВ-4, в нагріваючому (пароповітряному) середовищі з коефіцієнтом вологи 0,1. Для вибору режиму стерилізації встановлювали такі дані: початкова температура консервів Т0=20°С; коефіцієнт теплообміну між нагріваючим середовищем та консервами a=700 Вт/(м2 К); коефіцієнт теплопровідності консервів l=0,47 Вт/(м·К); коефіцієнт температуро-7 2 провідності консервів a =1,39·10 м /с; їх висота 2l=0,045 м, радіус R0=0,0367 м. Виходячи з них встановили, що р=-187,6 К, s=-1,249·10-3 с-1. Лабораторний контроль показав, що у консервах наявна мікрофлора B.stearothermophilus з енергією активації Е=288132 Дж/моль і в такій кількості, що для забезпечення санітарно-мікробіологічних вимог необхідно отримати стерилізаційний ефект Fн=2,6 хв., Tn=70°С. Параметри режиму термічної стерилізації розраховували при температурі нагріваючого середовища Тс=112°С, підставляючи вищевказані числові дані у формулу: 3 31249 них Тс. У таблиці подано дані отриманих параметрів режимів термічної стерилізації. Лабораторний санітарно-мікробіологічний контроль засвідчив, що після стерилізації за вказаними режимами концентрація мікрофлори була в дозволених нормами межах. З таблиці видно, що порівняно з прототипом (Федоров Н.Е. Расчеты и анализ теплообмена при стерилизации мясных консервов. - М., 1968, 47 с.) час стерилізації t за способом, який пропонується, є меншим на 7-19 хв, а прямі витрати тепла (виключно на нагрівання консервів, без врахування втрат тепла у середовище) є нижчими на 11-18%. Лабораторний контроль показав, що порівняно з відомими способами стерилізації отримано вищі органолептичні властивості та харчову цінність (за вмістом повноцінних білків) консервів. æ b b ö æ A b ç Tc é æ e êEi ç Tк - ÷ F = DTH ç ç Tc ÷ s ç ç è ê è ø ë è b ö ö æ b öù - Ei ç Tn - ÷ú + Ei ( Tn ) - Ei (Tк ) ÷ + Abe Tc t 3 ÷ , ç ÷ ÷ T0 ÷ú ÷ è øû ø ø за умов, що t3=0, a Tк табулювали в межах Т0
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod of thermal sterilization of meat products
Автори англійськоюKravtsiv Roman Yosypovych, Fedyshyn Yaroslav Ivanovych, Hembara Taras Vasyliovych, Demkiv Таrаs Mykhailovych
Назва патенту російськоюСпособ термической стерилизации мясопродуктов
Автори російськоюПортных Роман Иосифович, Кравцив Роман Иосифович, Федышин Ярослав Иванович, Гембара Тарас Васильевич, Демкив Тарас Михайлович
МПК / Мітки
МПК: A23B 4/00
Мітки: стерилізації, термічної, м'ясопродуктів, спосіб
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/4-31249-sposib-termichno-sterilizaci-myasoproduktiv.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб термічної стерилізації м’ясопродуктів</a>
Попередній патент: Спосіб готування виноматеріалів
Наступний патент: Спосібдля підвищення якості тяги та пристрій для його здійснення
Випадковий патент: Пристрій ущільнення петель килимових вузлів на нитках основи