Вестник МГТУ. 2015, №1.

СтоляновА.В. и др. Применение моделирования режимов... УДК 664.951.6 А.В. Столянов, А.В. Кайченов, А.А. Маслов, А.В. Власов, В.В. Ерещенко Применение моделирования режимов тепловой стерилизации для улучшения показателей качества консервной продукции A.V. Stolyanov, A.V. Kaychenov, А.А. Maslov, A.V. Vlasov, V.V. Ereshchenko Application of thermal sterilization regimes simulation for improvement of canned foods quality factors Аннотация. Описаны результаты сопоставления методов оптимизации температурно-временных режимов тепловой стерилизации. Показано, что с использованием моделирования возможно значительно улучшить показатели качества готовой консервной продукции, уменьшить продолжительность процесса стерилизации и снизить энергозатраты при сохранении требуемого значения фактического стерилизующего эффекта. Abstract. Results of comparison of optimization methods of thermal sterilization temperature-time regimes have been described. It has been shown that due to simulation the final canned foods’ quality factors are significantly improved, sterilization process time is decreased and energy consumption is reduced without sacrificing actual final lethality value. Ключевые слова: моделирование, оптимизация, стерилизация, тиамин, стерилизующий эффект Key words: simulation, optimization, sterilization, thiamine, final lethality 1. Введение Тепловая стерилизация консервов, несмотря на давнюю историю, продолжает активно развиваться, а благодаря удобству и длительному сроку хранения останется востребованной и в будущем. Процесс стерилизации консервов требует нахождения компромисса между полезным и вредным воздействием высоких температур на продукт. С одной стороны, термическая обработка инактивирует споры, микроорганизмы и ферменты, присутствующие в продуктах питания и оказывающие негативное воздействие на здоровье потребителя и сохранность продукции. В то же время снижается концентрация неустойчивых к высокой температуре нутриентов, таких как пищевые белки и витамины (ретинол, тиамин, фолиевая кислота, аскорбиновая кислота, кальциферол и другие) (Durance, 1997; Aubourg, 2001). Поэтому для исследователей является важной задачей нахождение оптимальных температурно­ временных режимов тепловой стерилизации, снижающих энергозатраты и продолжительность процесса стерилизации (Кайченов и др., 2012). Такие режимы одновременно сочетают требуемую степень инактивации микроорганизмов (микробиологическую летальность) и увеличение определенных показателей качества продукта (в частности, повышение содержания тиамина). 2. Моделирование режимов тепловой стерилизации На сегодняшний день одним из рациональных способов разработки оптимальных температурно­ временных режимов тепловой стерилизации является численное моделирование тепловых процессов. В своей работе Симпсон и др. за основу для оптимизации по содержанию тиамина использовали процесс тепловой стерилизации с постоянной температурой в автоклаве - 118 °C, минимальным необходимым стерилизующим эффектом - 8 усл. мин, продолжительностью стерилизации - 98 мин и содержанием тиамина в конечном продукте - 50 %. Затем с использованием режима с переменной температурой, базового алгоритма случайного поиска, трехкоординатной интерполяции и 1000 шагов вычислений была решена задача оптимизации по увеличению до максимума содержания тиамина в конечном продукте. В результате продолжительность стерилизации сократилась на 7 мин и составила 91 мин, при этом содержание тиамина повысилось до 55 %. Оптимизированный процесс стерилизации изображен на рис. 1 (Simpson et al., 2008). 110