Более чем столетняя практика тепловой стерилизации показала, что правильно выбранное сочетание температуры и продолжительности тепловой обработки пищевых продуктов надежно обеспечивает достаточно полное отмирание микроорганизмов в них, вызывая лишь незначительные изменения питательных свойств. Из перечисленных ранее способов для промышленной стерилизации молочных смесей пока применяют только тепловой как достаточно надежный, эффективный, удобный для контроля и управления, не требующий сложной аппаратуры.
Отвечая запросам промышленности, поиски исследователей направлены на разработку теоретически обоснованных режимов тепловой стерилизации, обеспечивающих высокую эффективность воздействия ее на микрофлору и ферменты продуктов, наибольшие сроки их хранения при наименьших изменениях качества и производственных затратах. Перечисленным требованиям наиболее полно отвечает процесс стерилизации в непрерывно-действующих стерилизаторах. Поэтому основы теории режимов стерилизации особенно необходимы и успешно разрабатываются для них.
Теоретическому обоснованию и рекомендациям по режимам стерилизации посвящены работы многих исследователей. Применительно к тепловой стерилизации молока мы воспользуемся лишь некоторыми из них, где даны рекомендации по методам математического исследования процесса и выбору надежных, равнозначных по эффективности температурно-временных режимов.
Как показали многочисленные наблюдения, отмирание популяций клеток микроорганизмов при нагревании - процесс не мгновенный, а протекает во времени, соответствующему температурному режиму.
Внимание исследователей обращено на изучение кинетики отмирания спор, нагреваемых при различных температурах, имеющей значение для определения продолжительности стерилизации. Математической модели, описывающей достаточно точно и универсально этот процесс, пока нет, хотя в поисках ее участвуют многие отечественные и зарубежные исследователи.
Составление математической модели кинетики стерилизации затрудняется влиянием на скорость отмирания микроорганизмов не только качественного и количественного состава их, но и физико-химических свойств среды, в которой они находятся, и прежде всего рН.
Этим и объясняется необходимость использования результатов предварительных опытов для определения путем расчетов количественного состава спор, отмирающих в процессе нагревания.
На основе математической обработки экспериментальных данных по режимам стерилизации исследователями рекомендованы разные методы для расчета режимов ее по температуре и продолжительности при этой температуре. Среди них наиболее точными являются: заражение (биологический), графический (Бигелоу), аналитический (Ч. Болла), графоаналитический (К. П. Лемаринье), графоаналитический (Б. Л. Флауменбаума). Для оценки эффекта стерилизации в производстве пищевых консервов чаще всего используют метод Флауменбаума. Описание перечисленных методов дано в специальной литературе.
Абсолютное уничтожение микроорганизмов теплом в консервах, включая и молочные, практически невозможно. Поэтому выбранный режим стерилизации должен обеспечить отмирание их в таком количестве, чтобы микроорганизмы, оставшиеся в продукте, утратили способность вызывать его порчу при хранении. Этому могут соответствовать такие условия тепловой обработки, при которых фактическая отмираемость соответствовала бы требуемой. Если консервы предназначаются для длительного хранения, то рекомендуется соблюдать условие, чтобы фактическое отмирание было несколько больше требуемого, соответствующего выбранному режиму стерилизации.
Когда в стерилизованном продукте обнаруживают микрофлору, способную вызвать порчу его, но безопасную по санитарно-гигиеническим показателям, то режим стерилизации рассчитывают по допускаемой бактериальной обсемененности, обычной для нормальных санитарных условий производства с учетом допускаемого процента бактериального брака.
Правильный выбор режима стерилизации способствует получению высококачественного, стойкого при хранении продукта, но не гарантирует его от возможной порчи по причине бактериальной обсемененности. Некоторые виды спорообразующих бактерий, например Вас. coagulans и Cl. foetidum, характеризуются высокой тепловой стойкостью (в 105 раз превышает термоустойчивость вегетативных клеток) и могут выдерживать выбранный режим стерилизации. Возможно попадание микроорганизмов в стерилизованные продукты в результате засасывания в банку со стерилизованным продуктом воздуха (из-за нарушения герметичности), обсемененного микроорганизмами. Оставшаяся и проникшая в банку микрофлора может вызывать порчу продукта соответственно видам бактерий.
Предотвратить бактериальную порчу стерилизованного молока можно только путем стерилизации бактериально чистого исходного сырья и безукоризненного контроля за герметизацией банок. Микробиологически стабильный продукт не содержит микроорганизмов, способных развиваться в нем при хранении в определенных температурных условиях.