При стерилизации продуктов питания бактерии. Борьба человека с сапрофитными бактериями. Собственно сама операция стерилизации

Современная пищевая промышленность уже не мыслима без процессов стерилизации и пастеризации . В возможности длительного хранения продуктов без потери их качества заинтересованы не только крупные производства, но и абсолютно все заведения общественного питания, в особенности фаст-фуд.

Технологии подавления жизнедеятельности микроорганизмов наиболее востребованы в консервировании. Они призваны обеспечивать пищевую ценность и сохранять от порчи готовые продукты в стеклянной, жестяной и ПЭТ-тарах. Чтобы процесс обработки получился максимально эффективным, необходимо правильно выбрать способ стерилизации.

Во многом тот или иной принцип стерилизации зависит от рН продукта и специфики поражающих его микроорганизмов. Естественно, микрофлора жидкостей, овощей, мяса или рыбы отличается друг от друга. Так, кислотные продукты (соки, компоты и пр.) обрабатываются при температуре не более 100 °С при атмосферном давлении (пастеризация). Овощные и мясные консервы требуют воздействия более высоких температур и часто с избыточным давлением. Это необходимо, чтобы заданная температура проникла во все слои продукта.

Сегодня в пищевой промышленности применяются три основных вида стерилизации : термическая, СВЧ (электромагнитная) и гидростатическая.

Термический способ обработки - самый распространенный. Продолжительность стерилизации, как уже говорилось выше, зависит от вида, толщины и размера тары, а также консистенции, теплопроводности продукта и других факторов. Установки для этого вида стерилизации называются автоклавами (ваннами).

При пастеризации (не выше 100 °С) используются открытые периодического действия аппараты. Они оборудованы барботерами для подачи пара. В остальных случая применяют герметичные стерилизаторы непрерывного действия. Они обеспечивают температуру 110-125 °С и стерилизуют насыщенным паром или горячей водой под давлением выше атмосферного.

СВЧ-стерилизация - это ближайшее будущее в быстрой обработке готовых продуктов. Традиционный, термический метод имеет ряд недостатков. Главный из них - обеззараживание пищи до процесса упаковки, что делает возможным повторное загрязнение продукта во время упаковывания.

Использование электромагнитных микроволн СВЧ-диапазона позволяет достичь полной стерилизации внутри упаковки благодаря равномерному нагреву абсолютно всех участков. Более того, не требуется использовать никаких консервантов, а срок хранения при этом - минимум 9-12 месяцев. Сейчас линии СВЧ-стерилизации действуют по всему. Лидер - США, но и другие страны всё активнее внедряют данную технологию, включая Россию.

Стерилизация при помощи высокого гидростатического давления - уникальный, но пока очень дорогостоящий способ стерилизации пищевой продукции. Давно применяется в Америке, но в Европе мало популярен. Для работы по данной технологии требуется возводить настоящий цех. В специальном стальном цилиндре мощный поршень сжимает воду, создавая давление от 4 000 до 6 000 бар.

Этот вид обработки позволяет проводить стерилизацию как в упаковке, так и без неё. К примеру, свежая рыба после неё хранится до 80 дней. Правда, не все продукты можно обрабатывать таким способом. Только те, что не имеют воздушных полостей. Не смотря на отличную производительность подобных установок (до 50 т/сутки), есть фактор, сильно тормозящий их широкое внедрение - стоимость в несколько миллионов евро. Однако, по прогнозам специалистов, уже через несколько лет эта технология может стать одной из ведущих.

Разработкой и производством установок для пастеризации и стерилизации успешно занимаются как отечественные так и зарубежные компании. Поэтому выбор необходимо делать исходя из требуемой функциональности и, конечно, стоимости аппарата. Ниже предлагаем вашему вниманию описание ряда популярных моделей оборудования для стерилизации .

Горизонтальный замкнутый стерилизатор АГ-1200 от «УралЦентрКомплект» (Россия)

Это установка, работающая по термической технологии. В онлайн-режиме рассчитывает стерилизующий эффект, что дает возможность корректировать температуру в реальном времени. Аппарат оснащен мощной водораспределительной системой, осуществляющей циркуляцию воды со скоростью до 120 м³/час. Таким образом, обеспечивается высокий коэффициент теплопередачи за короткий промежуток времени, что, в свою очередь, позволяет значительно экономить электроэнергию. Наконец, стерилизатор АГ-1200 способен стерилизовать пищевые продукты в любой упаковке (стеклянная тара, жестяные банки, ламистер (стералкон), реторт пакеты т. д.).

Проточные пастеризаторы для пищевых жидкостей «H&G» от «HERMIS» (Литва)

Предназначен для непрерывной термической обработки соков, пива, кваса, вина и других напитков. Производительность от 2000 до 30000 л/час. Очень эффективен благодаря уникальной электронной начинке: температурным датчикам, дебетометрам, кондуктометрам, электропневматическим клапанам и пр.

Стерилизатор ED 23 от Binder (Германия)

Аппарат, работающий по СВЧ-технологии с возможностью стерилизации при температуре до 300 °С. Имеет предварительный нагрев APT.line™, а также цифровую настройку температуры с точностью до градуса. Благодаря памяти способен воспроизводить ранее заданные параметры стерилизации. Может работать до 100 часов безостановочно, а, в случае возникновения проблемы, автоматически отключаться.

Стерилизация консервов - заключительный этап технологического процесса консервирования. Под стерилизацией подразумевается различная степень нагревания продукта, приводящая к получению микробиологически стабильного консервированного продукта, не содержащего микроорганизмов, способных развиваться в нем при хранении в определенных температурных условиях. Основная цель стерилизации консервов- уничтожение патогенных и токсигенных микроорганизмов, а также микроорганизмов, способных вызвать порчу продукта.

Режим стерилизации, регламентированный технологическими инструкциями, устанавливают в зависимости от вида консервов, размера консервной тары, условий хранения. Мясные консервы стерилизуют при 112- 120°С.

Уничтожение микробов при стерилизации является функцией времени и температуры. Чем выше температура, тем быстрее гибнут микроорганизмы. Однако, несмотря на воздействие высоких температур, в консервах после стерилизации могут сохраняться жизнеспособные микробные клетки, т. е. не всегда достигается полная стерильность всех банок. Поэтому при выработке различных видов консервов ориентируются обычно на консервированный продукт, удовлетворяющий требованиям промышленной стерильности. В консервированном продукте промышленной стерильности допускается присутствие только ограниченного числа видов спорообразуюших микроорганизмов. В нем должны отсутствовать микроорганизмы и вещества микробиологического происхождения, опасные для здоровья людей, а также микроорганизмы, способные развиваться и вызывать порчу продукта при температуре хранения, установленной для данного вида консервов.

Надежность термического консервирования, т. е. эффективность стерилизации консервов, зависит не только от продолжительности и температуры нагревания, но и от ряда показателей, влияющих на выживаемость микроорганизмов в процессе стерилизации: количественного и группового состава микрофлоры и физико-химических свойств консервируемого продукта, в частности его кон­систенции, рН среды, содержания в нем жира, поваренной соли и сахара.

Существенное влияние на эффективность стерилизации консервов оказывает групповой состав микрофлоры продукта, т. е. то, какие микроорганизмы присутствуют в консервируемом продукте, какова их устойчивость к высоким температурам. Термоустойчивость микроорганизмов в значительной степени зависит от их родовой и видовой принадлежности, физиологического состояния клеток или спор. Неспорообразующие бактерии значительно менее устойчивы к нагреванию, чем спорообра-зующие. Термоустойчивоеть бактериальных спор может в 105 раз превышать тёрмоустойчивость вегетативных клеток. Устойчивость к высоким температурам среди неспорообразующих бактерий тоже неодинакова. Например, кокки более термоустойчивы, чем палочковидные бактерии. Молодые микробные клетки чувствительнее к воздействию высоких температур, чем старые.

Споры различных видов спорообразующих микроорганизмов обладают неодинаковой устойчивостью к высоким температурам. Так, споры многих мезофильных аэробных бацилл отмирают уже при 100°С, тогда как споры Вас. subtilis могут сохранять жизнеспособность при 130°С. Устойчивы к действию высоких температур также споры термофильных аэробных бацилл (Вас. coagulans, Вас. aerothermophilus, Вас. stearothermophilus и др.), сохраняющих жизнеспособность при 125-130°С. Споры анаэробных микроорганизмов отмирают при высоких температурах медленнее, чем споры аэробов. Споры разных штаммов одного и того же вида микроба также могут иметь неодинаковую устойчивость к высоким температурам. Наиболее термоустойчивыми являются зрелые покоящиеся споры.

Следовательно, результаты стерилизации во многом зависят от того, какова устойчивость микроорганизмов, содержащихся в продукте, к температурам, применяемым при его консервировании.

В неменьшей степени на результаты стерилизации влияет количественный состав микрофлоры, т. е: общее количество микроорганизмов и их спор, содержащихся в консервируемом продукте. Чем выше начальная микробная обсемененность консервов, тем больше времени требуется для полного уничтожения микроорганизмов и тем больше их может выжить при нагревании. Так, сроки гибели спор CI. botulinum в зависимости от их концентрации различны при одной и той же температуре стерилизации в автоклаве, что можно видеть из данных, приведенных ниже.

При значительной микробной обсемененности продукта перед — стерилизацией увеличивается вероятность попадания в банки термоустойчивых спор, а, следовательно, Эффективность стерилизации при прочих равных условиях зависит от числа микроорганизмов, содержащихся в стерилизуемом продукте.

Скорость отмирания микроорганизмов при стерилизации зависит также от консистенции и гомогенности продукта. В консервах, имеющих жидкую консистенцию, образуются конвекционные токи, в результате чего температура при стерилизации быстро.становится почти одинаковой во всех частях банки. При плотной консистенции продукта конвекция при стерилизации затруднена и тепло в основном распространяется.вследствие теплопроводности балки, поэтому температура в разных точках продукта неодинакова. В периферических зонах она выше, чем в центре банки. Например, при одинаковых условиях стерилизации в банке с зеленым горошком температура 110°С достигается через 25 мин, а в банке с мясом - только через 50 мин. Поскольку консервы, имеющие жидкую заливку, быстрее прогреваются, то микроорганизмы в них гибнут быстрее, чем в сухих, плотных консервах.

При стерилизации консервов концентрация водородных йонйв в среде оказывает большое влияние на термоустойчивость микроорганизмов. В продуктах с нейтральной и слабощелочной реакцией среды большинство спорообразующих микроорганизмов, обладают максимальной устойчивостью к высоким температурам. Например, Cl. botilinum сохраняет свою жизнеспособность при рН 6,3-6,9, а Вас, subtitis - при 6,8-7,6.,

Кислая реакция ускоряет коагуляцию белков и отмирание микроорганизмов, а также вызывает снижение термоустойчивости вегетативных микробных клеток и их спор. Чем выше киелотность продукта, тем большее влияние она оказывает на снижение термоустойчивости микроорганизмов и, следовательно, их гибель наступает при менее высокой температуре.

Данные о влиянии температуры и рН на продолжительность стерилизации одной и той же взвеси спор приведены в табл. 14.

Из табл. 14 видно, что чем ниже рН и выше температура, тем быстрее наступает гибель микроорганизмов и тем меньше продолжительность стерилизации.

Большое влияние на устойчивость микроорганизмов к высоким температурам оказывает жир. Наличие в консервируемом продукте жира, являющегося плохим проводником тепла, способствует выживанию микроорганизмов при стерилизации. Жир проводит тепло в 1,82 раза медленнее, чем мясо. При увеличении содержания жира в мясных консервах понижается теплопроводность про­дукта, а термоустойчивость микробных клеток повышается. На поверхности микробных клеток образуется гидрофобная пленка жира, которая препятствует проникновению воды в клетку и тем самым защищает белки цитоплазмы от коагуляции. При этом создаются условия, близкие к условиям стерилизации «сухим жаром», в силу чего для уничтожения микробов требуется более продолжительное время. Например, споры сенной палочки в бульоне при 106°С погибают через 10 мин, тогда как в животном жире даже при 150°С - только через 1 ч. Бактерии группы кишечных палочек в бульоне при 100°С гибнут моментально, а в масле при этой же температуре- только через 30 мин. После прогревания в течение 10 мин при 100°С в мясе без жировой ткани от общего количества микробов, содержащихся до нагревания, сохраняется только до 1 % жизнеспособных клеток, в мясе с 5% жира - до 6%, а в мясе с 15% жира -около 9%.

Присутствие соли в консервируемом продукте влияет на термоустойчивость микроорганизмов в зависимости от ее концентрации и вида микробов.

Небольшие концентрации поваренной соли (1-2%) повышают устойчивость к высокой температуре многих микроорганизмов и их спор, в том числе С1. botulinum. Наивысший эффект действия соли на термоустойчивость некоторых видов споровых (Вас. mesentericus, Cl. sporogenes) и бесспоровых микроорганизмов (Micrococcus candidans, бактерии рода Lactobacterium и др.) наблюдается при концентрации соли 5,8%. Споры Cl. periringens наиболее устойчивы к нагреванию в присутствии 3% поваренной соли.

Значительные концентрации соли (выше 10%) оказывают обратное действие, т. е. уменьшают термоустойчивость Cl. perfringens, Cl. botulinum и других микроорганизмов.

Повышение термоустойчивости микроорганизмов при небольших концентрациях поваренной соли объясняется осмотическим отсасыванием влаги из микробных клеток, в результате чего их устойчивость к нагреванию повышается. Если же концентрация соли достигает 10%, то начинает проявляться ее высаливающее действие на белки, что приводит к снижению термоустойчивости микробов и их спор.

При небольших концентрациях (2-18%) сахар не оказывает заметного влияния на устойчивость микроорганизмов к высоким температурам. Сахар в несколько больших концентрациях (30%) оказывает защитное действие на дрожжи и плесени. Высокие концентрации сахара (70%) заметно повышают устойчивость многих микроорганизмов, в том числе Cl. botulinum, к нагреванию, В этом случае повышение термоустойчивости также объясняется потерей микробными клетками части свободной воды в результате осмоса.

В общем значении слова под стерилизацией понимают такую обработку продуктов, при которой в них полностью уничтожаются все микроорганизмы и их споры. Стерилизацию продукта можно обеспечить:

его нагреванием до высокой температуры;

обработкой ионизирующим облучением;

введением химических веществ, вызывающих отмирание микроорганизмов;

другими способами или комбинацией нескольких способов, например, введением химических веществ с последующим нагреванием до высокой температуры.

В промышленных условиях полной стерилизации пищевых продуктов не достигают - это требует значительного стерилизующего воздействия. Вполне достаточно, чтобы в продукте не содержались патогенные микроорганизмы и чтобы он был стойким при хранении.

Поэтому в практике консервирования пищевых продуктов их стерилизуют до промышленной стерильности (а не до полной, как это принято, например, в медицине при стерилизации инструмента). После стерилизации в продукте остаются жизнеспособными какое-то количество спор и даже вегетативных форм микроорганизмов.

Число выживших микроорганизмов (спор) зависит от степени стерилизации, которая в свою очередь зависит от назначения консервов, или, точнее, от предполагаемых условий их хранения.

В зарубежной практике в зависимости от степени полноты стерилизации различают три основных вида консервов (иногда используют и более широкую градацию):

тропические;

полные консервы;

пресервы (полуконсервы).

Тропические консервы стерилизуют до полного подавления всех жизнеспособных вегетативных форм микроорганизмов и их спор, включая мезофильные, то есть теплолюбивые бактерии и их споры.

Тропические консервы можно хранить при высокой температуре - 30-40°С, то есть в оптимальном для развития большинства гнилостной микрофлоры температурном интервале.

Полные консервы, или просто консервы, стерилизуют до подавления всех вегетативных форм микроорганизмов и большинства их спор.

Однако небольшое количество спор мезофильных бактерий остается хотя и сильно ослабленными, но жизнеспособными, и при попадании в благоприятные условия (то есть при неблагоприятных условиях хранения консервов), например, во время хранения консервов при повышенной температуре (30-35°С), они могут размножиться, вызывая тем самым порчу консервов. Поэтому консервы не рекомендуется хранить при температуре выше 25°С.

Пресервы стерилизуют до подавления большинства вегетативных форм микроорганизмов. Небольшое количество вегетативных форм мезофильных микроорганизмов и большая часть спор остаются жизнеспособными и легко развиваются при комнатной температуре. Поэтому пресервы хранят при низкой положительной или высокой отрицательной температуре, в большинстве случаев при температуре около 0°С.

Отечественная промышленность в основном вырабатывает полные, или просто консервы, и пресервы. В небольших количествах по специальным заказам вырабатываются консервы для жаркого климата, по микробиологическим показателям сходные с тропическими консервами.

Наибольшее распространение в промышленности имеет стерилизация продуктов воздействием высокой температуры. Естественно, что после стерилизации продукт не должен соприкасаться с воздухом или иной средой, содержащей микроорганизмы, чтобы не произошло так называемого вторичного, или повторного, обсеменения. Следовательно, стерилизованные продукты, получившие название "консервы", должны упаковываться в герметически упакованную тару.

Таким образом, к консервам относятся пищевые продукты, упакованные в металлические, стеклянные, пластмассовые, ламинированные или комбинированные из этих материалов емкости, которые после заполнения этих емкостей или до того путем обработки теплом стали устойчивыми при хранении.

К консервам относят также пресервы, которые отличаются от собственно консервов меньшей устойчивостью при хранении.