При промышленном производстве продуктов с длительным сроком хранения метод стерилизации диктует технические требования ко всей производственной линии. Хотя ретортная обработка часто рассматривается исключительно как термическая обработка, в своей основе она является вопросом целостности упаковки в пищевой промышленности. Стерилизационный сосуд и упаковочное оборудование разделены, но работают как одна взаимозависимая система. Если переднее упаковочное оборудование не работает так, чтобы герметично закрыть упаковку и выдержать сильное положительное и отрицательное давление, то процесс стерилизации задней части работает как средство вывода продукта из строя.

В данном руководстве рассматриваются принципы ретортной обработки, описывается ее применение для отдельных категорий пищевых продуктов, а также рассматривается важность взаимозависимости между системой передней упаковки, в частности, оборудованием для наполнения и запечатывания, и системами задней ретортной машины.

Определение ядра: Что такое ретортная обработка?

Итак, что же такое ретортная обработка? Ретортная обработка - это форма коммерческой стерилизации, относящаяся к пищевым продуктам, герметично закрытым в контейнере. Технически она также называется стерилизацией в контейнере. В отличие от асептической обработки, при которой продукт и контейнер стерилизуются изолированно и затем герметично закрываются в незагрязненной атмосфере, ретортная обработка не работает таким образом. Это система высокой температуры и высокого давления, которая воздействует на упаковку, изменяя ее биологическую стабильность для обеспечения безопасности пищевых продуктов.

Этот процесс направлен на достижение коммерческой стерильности, которая определяется операционно. Это не означает уничтожение всех микроорганизмов, включая неопасные. Это означает удаление всех патогенных и испорченных организмов, которые могут расти при комнатной температуре, обеспечивая безопасный срок хранения.

Из этих организмов наиболее опасным является Clostridium botulinum. Это анаэробная бактерия, то есть она может жить и процветать в герметичных пакетах и банках; кроме того, она производит и выделяет мощный смертельный нейротоксин. Мы используем ретортную обработку, при которой пар или горячая вода под давлением нагревают продукт до температуры 110-135°C (230-275°F). Этот диапазон температур имеет решающее значение, поскольку споры C. Botulinum устойчивы к высоким температурам и выживают при температуре кипения воды (100°C) и атмосферном давлении. Это смертельно опасная термическая обработка. Реторта - это защитный сосуд, в котором создается давление, что позволяет повысить температуру кипения для эффективного сохранения продуктов.

Идеальные пищевые продукты для ретортной технологии

Кислотность (pH) пищевого продукта и его физическое состояние являются основными факторами, определяющими пригодность ретортной обработки. Для чего лучше всего подходит ретортная обработка? Она подходит для обработки широкого спектра продуктов питания.

Низкокислотные продукты (pH > 4,6)

Низкокислотные продукты, обработанные методом реторты, должны храниться при комнатной температуре. В низкокислотных условиях споры C. Botulinum могут прорастать и затем выделять смертельные токсины. Поэтому становится обязательным проведение высокотемпературной ретортной обработки.

• Мясо и птица: Консервированные обеды, колбасы, тушеная говядина и птица становятся пригодными для хранения после модификации мышечных волокон. Это соответствует операциям наполнения с высокой вязкостью, когда вакуумная упаковка имеет решающее значение.
• Влажные корма для домашних животных: Это быстро развивающаяся отрасль. Ретортные продукты почти исключительно упаковываются в банки или пакеты с высоким содержанием белка и влаги (например, соус с мясными кусочками или рулет).
• Готовые к употреблению супы и соусы: Некислотные основы, такие как крем-суп, костный бульон и соусы для пасты на основе мяса.
• Устойчивые к хранению молочные продукты и растительные белки: Консервированное выпаренное молоко, кофейные напитки в бутылках или протеиновые напитки, упакованные в металлические контейнеры.

Ограничения и несовместимые продукты

Ретортная обработка, естественно, не подходит для высококислотных продуктов (pH < 4,6), таких как фруктовая нарезка, соленья и кислые соки. Кислотность этих продуктов сама по себе подавляет Clostridium botulinum, что делает ретортную обработку ненужной. Температура этих продуктов ниже 100 °C. Если применить температуру реторты к высококислотным фруктам, пектин фруктов разрушится, и в результате получится кашеобразная консистенция, теряющая чувствительные к теплу витамины и питательную ценность.

Более того, длительное нагревание при ретортировании также влияет на качество продукта и его вкусовые качества. Может произойти реакция Майяра, что приведет к изменению цвета и вкуса. В то время как изменение вкуса желательно для мясных продуктов (для создания вареного/жареного вкуса), это является недостатком для продуктов, требующих свежести и хрустящей корочки, например, зеленых овощей.

Трехэтапный рабочий процесс ретортной обработки

Рабочий цикл ретортного стерилизатора разбит на три отдельные термодинамические фазы. В каждой фазе на упаковку действуют физические нагрузки, что приводит к необходимости надежной герметизации спереди.

• Время выхода на связь (CUT)

На этом этапе в камеру реторты поступает нагревательная среда (пар или вода). Внутренняя температура в емкости должна достичь целевой температуры обработки. Для обеспечения эффективности часто используется быстрый нагрев. Важным критерием является отсутствие "холодных зон". Оператор должен гарантировать тепловое равновесие во всем сосуде, чтобы каждый продукт, независимо от положения в корзине, мгновенно достигал заданной температуры. Воздушные карманы внутри емкости служат изоляторами, поэтому для правильного распределения тепла из них необходимо выпустить воздух.

• Удержание / Приготовление пищи (Термическая смертность)

Продолжительность определяется значением F0, которое является летальностью теплового процесса, и регулируется по времени до 121,1°C (250°F) в течение минуты. Как только температура становится достаточной, она поддерживается в течение определенного времени, чтобы обеспечить проникновение тепла. При достижении заданной температуры она поддерживается в течение определенного времени. Тепло должно дойти до геометрического центра, который является точкой замерзания продукта. Твердые продукты (кондуктивный нагрев) требуют более длительного времени обработки по сравнению с жидкими (конвективный нагрев).

• Охлаждение и избыточное давление

Этот этап является самым важным и самым сложным при сохранении упаковки. Когда нагревательная среда вынимается и вводится холодная вода, давление в камере реторты падает. Однако продукты внутри контейнера все еще горячие, а давление внутри банки или пакета высокое из-за образования пара в упаковке.

Если давление в емкости падает быстрее, чем внутреннее давление в контейнере, колебания давления приведут к разрыву контейнера или необратимой деформации (изгибу) его боковых стенок. Поэтому избыточное давление (нагнетание сжатого воздуха в емкость) используется для выравнивания внутреннего давления емкости до тех пор, пока продукт не охладится достаточно.

Классификация ретортных стерилизаторов по способу нагрева

В зависимости от форматов упаковок необходимо использовать определенный тип реторты, чтобы обеспечить эффективность и безопасность упаковки. Выбор ретортного оборудования диктует требования к фронтальной упаковочной линии. Вот основные типы ретортных систем:

Согласование фронтального упаковочного оборудования с ретортной стерилизацией

При проектировании линии обработки пищевых продуктов необходимо рассматривать всю систему как единое целое. Работа стерилизационного сосуда основана на предположении, что обрабатываемый им контейнер полностью герметичен. Если переднее упаковочное оборудование не способно обеспечить герметичность, способную выдержать экстремальное тепло и давление, процесс реторты в конечном итоге не будет работать. Поэтому в линии реторты ретортная упаковка играет наиболее важную роль с точки зрения безопасности, поскольку даже незначительные дефекты уплотнения могут привести к разрыву контейнера под высоким давлением или микробному загрязнению. Таким образом, процесс реторты диктует выбор оборудования для наполнения и герметизации.

Металлические банки: Вакуумная герметизация и точность двойного шва

Когда речь идет о ретортируемых жестких металлических контейнерах, наиболее важным фактором является механическая герметичность двойного шва, поскольку это единственная защита от риска загрязнения. Стандартный атмосферный шов недостаточен для применения в ретортах.

• Вакуум и Отрицательное давление Уплотнение: Высокопроизводительные запайщики должны быть способны запаивать под вакуумом или отрицательным давлением. В этом случае кислород удаляется из пространства перед герметичной крышкой. Это важно по двум причинам: для предотвращения окислительной порчи продукта или для поддержания вакуума, который предотвращает раздувание (смятие) торцов банки при расширении внутреннего содержимого во время фазы нагрева.
• Двойной шов: Для того чтобы перекрытие крючков корпуса и крышки соответствовало промышленным стандартам (calc до >50%), необходимо правильно настроить пролет и калибровку роликов швеи, чтобы шов был равномерным по всей длине швеи. Когда наполнитель ослабевает при 121°C, уплотнение должно держаться достаточно прочно, чтобы герметично удерживать продукт. Поэтому швея должна быть оснащена высококачественными деталями машины, чтобы гарантировать, что ролики правильно и равномерно давят на продукт.

Levapack решает эти критически важные задачи реторты с помощью точность инженерия. В наших вакуумных машинах и машинах с азотной промывкой используются компоненты с ЧПУ, обеспечивающие равномерное двойное перекрытие швов, необходимое для выдерживания стерилизации при температуре 121°C. Изготовленные из толстостенной нержавеющей стали 304/316, машины Levapack устойчивы к коррозии во влажной среде реторт, обеспечивая низкий уровень остаточного кислорода (<3%) для обеспечения максимального срока хранения продуктов. Имея более чем 18-летний опыт работы с мировыми предприятиями малого и среднего бизнеса, мы предлагаем настраиваемые, управляемые сервоприводом решения по герметизации, которые обеспечивают герметичность каждой банки, поступающей в стерилизационный сосуд.

Стеклянные банки: Предотвращение теплового шока и обеспечение свободного пространства

Стекло представляет собой уникальную термодинамическую проблему из-за своей жесткости и хрупкости.

• Контроль пространства головы: Машина для розлива должна уметь точно регулировать объем, поскольку из-за нерастяжимости стекла пространство - это единственное, что может заполниться продуктом. Если места недостаточно, банка разобьется или крышка будет отброшена в процессе нагрева. Поршневые наполнители с сервоуправлением часто выбирают из-за их объемной точности для таких задач.
• Охрана крышки: Для правильной герметизации лайнер должен быть размягчен и сначала должен быть создан вакуум. Вакуум - это единственное, что удерживает вкладыш на месте вокруг стеклянной поверхности, не ослабляя его. В противном случае внутреннее вакуумное давление, создаваемое внутри реторты, будет слишком велико, чтобы ушки могли удержаться, и крышка отскочит.

Пакеты для реторт: Сервоуправление и целостность запечатывания

Гибкая упаковка, например пакеты, наиболее чувствительна к перепадам давления.

• Удаление остаточного воздуха: Наличие воздуха в ретортном пакете очень важно. Воздух расширяется гораздо быстрее, чем вода или пища. Поэтому, если упаковочная машина недостаточно эффективно удаляет остатки воздуха, пакет будет вздуваться в реторте и затем лопнет. Поэтому ретортные упаковщики, как готовые, так и с формообразующей печатью, должны уметь удалять остатки воздуха, а также иметь эффективные вакуумные упаковщики.
• Устойчивость с сервоприводом: Современные линии оснащены сервомоторами для управления процессом открытия, наполнения и запечатывания пакетов. Эта технология позволяет открывать горловину пакета на точную ширину и полностью погружать сопла наполнителя в пакет, исключая возможность загрязнения наполнителя в зоне запечатывания. Загрязнение зоны запечатывания остатками пищи приведет к некачественному запечатыванию в процессе высокотемпературного запечатывания.

Альтернативы реторте: Сравнение распространенных методов стерилизации

Ретортная обработка - не единственный вариант сохранения продуктов. Выбор метода стерилизации зависит от кислотности, вязкости и желаемого срока хранения продукта. В следующей таблице приводится сравнение реторты с ее основными альтернативами для упрощения выбора процесса.

Заключение: Интеграция затирочной машины с линией реторты

Эффективность линии реторт определяется синхронизацией между непрерывной производительностью упаковочных машин и порционной обработкой стерилизационных емкостей. Для этого требуется оборудование, которое должно быть не только быстрым, но и надежным, а также адаптированным к различным типам материалов (твердые вещества, пасты, жидкости).

Для производителей, расширяющих производство продуктов питания, пригодных для хранения, интеграция инфраструктуры Retort-Ready является фундаментальным требованием для обеспечения качества и безопасности продукции, а не дополнительной модернизацией. За пределами автономных шовных машин, Левапак специализируется на разработке индивидуальных упаковочных линий, отвечающих вашим специфическим требованиям к производительности и планировке. Свяжитесь с Levapack сегодня, чтобы проанализировать параметры вашего производства и разработать целостное решение - от розлива до запечатывания - которое будет идеально соответствовать вашим целям стерилизации.