Eszes Ferenc:
A hústermékek pasztőrözésének értékelése számítógépes modellezéssel
Kertészeti és Élelmiszeripari Egyetem, 1996
 

A kapott eredmények alapján összefoglalva azt mondhatjuk, hogy:

• Az ipari üzemekben található adatokból és az ott végezhető hőpenetrációs mérésekből a számításokhoz szükséges hőtani paraméterek meghatározhatók. Ezek pontossága legalább a becsléshez szükséges pontossági szintet elérik, és csak nagyon a minimális mikrobiológiai stabilitásra méretezett folyamatoknál okoznának a hőkezelésekben alulkezelést az eredmények gyakorlatban alkalmazása során.

• A hőkezelések kezdeti és peremfeltételeinek ipari körülmények közti vizsgálatával kimutattuk, hogy
• Jól teljesülő feltétel:
• A termékben a hő csak vezetéssel terjed.
• Egyszerű geometria (hasáb,henger,gömb vagy ezekkel leírható test
• Nincs fázisváltozás
• Jól megközelíthető feltétel
• A termék homogén
• A hőtani paraméterek állandóak (hővezetési tényező, hőmérsékletvezetési tényező)
• A termék kezdeti hőmérséklet állandó
• Közeghőmérséklet állandó és nincs felmenési idő
• Nem teljesülő feltétel
• Végtelen nagy felületi hőátadás tényező
• Kimutattuk továbbá, hogy a végtelen soros megoldás alkalmazásánál:
• A kezdeti hőmérséklet változása nem befolyásolja lényegesen sem a 68,9 °C-on sem az adott egyenértéken történő hűtésre átkapcsolásos hőkezelési folyamatot.
• A becslési eljárásokhoz a leghosszabb dobozméret elhanyagolható, a két dimenzióval végzett számítások csak kis hőkezelési egyenérték eltéréseket mutattak.
• Kimutattuk, hogy az abszolút értékeket tekintve a termék homogén (lásd a sok analitikai adatot), de a kis szórások miatt a statisztika különbözőnek tekinti az eltérő PFF kategóriájú termékeket.
• A termékek hőfizikai értékeinek becslésére jól felhasználhatók a kémiai analitikai értékek, azok csak max. 10^-8 értékben térnek el a hőmérsékletvezetési tényező várható értékétől, és a hőmérséklet tartomány 10-70 °C esetén az alsó tartományt jellemzik. A 70 °C-on számolt Riedel (1969) érték a hőpenetrációs mérésekkel kapott 1,3-1,4*10^-7 m²/s értékkel mutat jó egyezést.
• A hőmérsékletvezetési tényező szélső értékeinek használata nagyobb eltéréseket eredményezett a becslésben, de ez a teljes tartományt magába foglalta, az 1,3*10^-7 m²/s érték jó kompromisszum. A magasabb közeghőmérsékleten az egyenérték eltérés az alacsonyabb tartományhoz képest a 4-5 percről 2-3 percre csökkent.
• A végtelen felületi hőátadási tényező és Biot szám feltételezése könnyen téves becslésekhez vezethet, főleg a pulmann dobozoknál.
• A Biot számtól függőb konstans esetén a ± 20 százalékos felületi hőátadási tényező eltéréssel számolt érték az alsó érték sokkal kisebb és még elfogadható egyenérték eltérést adott, a felső értékkel szemben. Ennek oka, hogy a b tényező a pozitív szórás figyelembe vételekor már nagyon közel kerül a b (tg(b )) = Bi függvény aszimptotikus sávhoz és az értékek már kezdenek hasonlítani a végtelen felületi hőátadási tényezőnek megfelelő állandónak. Ezért a számításokhoz inkább az átlagot és a negatív szórás figyelembevételét ajánljuk.
• A felületi hőátadási tényező és a hőmérsékletvezetési tényező együttes túlbecslése már a számítással kapott hőkezelési egyenértékek nagyobb eltérését eredményezik, amelyek az éppen mikrobiológiai stabilitásra kezelésnél alulkezeléshez vezethetnek. A hőtani paraméterek alulbecslésüknél nem okoznak nagy hőkezelési egyenérték eltérést.
• Az 1. tagos közelítés az előzetes becslésekhez jól alkalmazható, és a 6 tagos közelítés kerekített hőmérsékleti értékeinek felel meg.

• Hőkezelés méretezési szempontból kimutattuk, hogy:
• A közeghőmérséklet változtatása hagyományos kezelésnél lényegesen befolyásolja az egyenérték teljesítést, és 76 °C felett a javasolt hőkezelési egyenértékeket nem teljesítjük.
• A delta-T kezelés még a legalacsonyabb vizsgált közeghőmérsékletnél sem éri el az ajánlott határegyenértéket.
• A vizsgált három mikrobiológiai stabilitás ellenőrzésre ajánlott előírások közül a sorrendben legszigorúbb a Körmendy, a Houben, majd a Reichert féle határegyenérték.
• Az elérendő maghőmérsékletet a 68,9 °C-ról mindenképpen tovább kellene emelni, ha a Houben vagy a Körmendy féle határegyenértéket el akarjuk érni. Becslésünk szerint ez kb. még 10-20 percet jelentene a jelenlegi 68,9 °C felett a nagyobb mértékű túlmelegedést is beszámítva. Ez nemcsak a kisebb pullmann, hanem a nagyobb 12 Ib oblong dobozokra is érvényes. A Reichert féle egyenérték teljesítése 76 °C közeghőmérséklet felett 71 °C maghőmérsékletet igényel, míg ehhez 76 °C közeghőmérséklet alatt elegendő a 70 °C maghőmérséklet elérése. A foszfatáz enzim inaktiváláshoz 74 °C alatt elegendő a 72 °C maghőmérséklet, míg afelett 73 °C maghőmérséklet elérése szükséges.
• A dobozelrendezés nem gyakorolt hatást az elért hőkezelési egyenértékre sem a maghőmérsékletre sem az egyenértékre kezeléskor. Ez is azt támasztja alá, hogy a leghosszabb oldal jóval kisebb szerepet játszik a másik két oldalnál, tehát az oldalhosszból eredő nagyobb Biot szám konstans nem játszik olyan lényeges szerepet, mint a számítási képletben szereplő Fo szám. Ez egyben megerősíti a két dimenziós becslésnél tapasztaltakat.
• A delta-T hőkezelés egyenletesebb hőkezeltséget, kisebb mértékű hőkárosodást adott, mint a hagyományos hőkezelés, de ez az előny a 76 °C végső korlátozási hőmérséklet felett egyre fogy.
• A hőkezelés optimális hőmérséklete 74-76 °C táján található, ha az összes vizsgált C értéket és a hiányzó hőkezelési egyenértékeket is figyelembe vesszük.
• Ha viszont a tulajdonságváltozás alapján számoljuk az átlagos egyenértékeket, akkor az optimum helye a legalsó közeghőmérséklet tartományra tolódik el. Ez ellen csak az elhúzódó folyamatidő szól.