Математический метод или метод формулы

Этот метод позволяет выполнить быстрый расчет времени обработки для различных температур автоклава и размера тары, однако он ограничивается условиями о природе нагреваемого продукта. Данный метод основан на уравнении кривой проникновения теплоты:

(2.21)

Время нагрева В может быть рассчитано по этой формуле. С исключением g все параметры (f_h, j_h, I_h) могут быть получены из кривой проникновения теплоты. Значение g зависит от следующих факторов:

- термический летальный период, на котором основан процесс или ;

- уклон f_h на кривой нагрева;

-значение Z для целевой группы микроорганизмов;

- разница между температурой автоклава и охлаждающей воды (T_h-T_c).

Когда требуемая летальность, выраженная как продолжительность требуемого процесса при определенной температуре T_r для определенного организма, известна, продолжительность требуемого процесса U при температуре автоклава T_h равна:

(2.22)

Фаза охлаждения также относится к общей летальности тепловой обработки. Как и фаза нагревания, фаза охлаждения состоит из начальной лаг-фазы, сопровождаемой логарифмическим понижением температуры.

Для расчета процесса были составлены графики, которые показывают отношение f_h/U и g (таблица 2.3). Эти графики соответствуют определенному значению Z, разнице температур между горячей и холодной средами и j_c. Принято, что уклон кривых нагрева и охлаждения одинаковый. Время переработки В рассчитывается по уравнению (2.21) подставлением значений g из графиков.

Таблица 2.3 – Значения g для различных комбинаций f_h/U и j_c с Z=10 ⁰С.

fh/U	0,40	0,60	0,80	1,00	1,20	1,40	1,60	1,80	2,00
0,20	2,68-05	2,78-05	2,88-05	2,98-05	3,07-05	3,17-05	3,27-05	3,36-05	3,46-05
0,30	8,40-04	9,39-04	1,04-03	1,14-03	1,24-03	1,34-03	1,43-03	1,53-03	1,63-03
0,40	5,84-03	6,51-03	7,18-03	7,85-03	8,53-03	9,20-03	9,87-03	1,05-02	1,12-02
0,50	2,01-02	2,21-02	2,40-02	2,60-02	2,79-02	2,99-02	3,18-02	3,38-02	3,57-02
0,60	4,73-02	5,11-02	5,49-02	5,87-02	6,25-02	6,63-02	7,01-02	7,39-02	7,77-02
0,70	8,85-02	9,44-02	1,00-01	1,06-01	1,12-01	1,18-01	1,34-01	1,30-01	1,36-01
0,80	0,143	0,151	0,159	0,167	0,175	0,183	0,191	0,199	0,207
0,90	0,208	0,218	0,228	0,238	0,248	0,258	0,268	0,278	0,288
1,00	0,282	0,294	0,305	0,317	0,329	0,340	0,352	0,364	0,376
2,00	1,14	1,17	1,19	1,21	1,24	1,26	1,29	1,31	1,33
3,00	1,83	1,88	1,92	1,97	2,01	2,05	2,10	2,14	2,19
4,00	2,33	2,41	2,48	2,55	2,63	2,70	2,77	2,85	2,92
5,00	2,71	2,81	2,92	3,03	3,14	3,24	3,35	3,46	3,57
6,00	3,01	3,15	3,29	3,43	3,57	3,72	3,86	4,00	4,14
7,00	3,25	3,43	3,61	3,78	3,96	4,13	4,31	4,49	4,66
8,00	3,47	3,68	3,89	4,10	4,30	4,51	4,72	4,93	5,14
9,00	3,67	3,90	4,14	4,38	4,62	4,85	5,09	5,33	5,57
10,00	3,84	4,11	4,38	4,61	4,91	5,17	5,44	5,70	5,97
15,00	4,6	4,97	5,35	5,72	6,09	6,47	6,84	7,21	7,59
20,00	5,22	5,67	6,12	6,57	7,01	7,46	7,91	8,35	8,80
25,00	5,78	6,27	6,77	7,27	7,77	8,27	8,76	9,26	9,76
30,00	6,27	6,81	7,34	7,88	8,41	8,95	9,48	10,02	10,55
35,00	6,72	7,29	7,85	8,41	8,98	9,54	10,10	10,67	11,23
40,00	7,14	7,72	8,31	8,89	9,48	10,06	10,65	11,23	11,82
45,00	7,52	8,12	8,72	9,33	9,93	10,53	11,13	11,73	12,33
50,00	7,87	8,49	9,10	9,72	10,34	10,95	11,57	12,18	12,80
60,00	8,51	9,15	9,78	10,42	11,06	11,69	12,33	12,97	13,60
70,00	9,07	9,72	10,37	11,02	11,68	12,33	12,98	13,63	14,28
80,00	9,56	10,23	10,89	11,55	12,22	12,88	13,55	14,21	14,88
90,00	10,0	10,7	11,4	12,0	12,7	13,4	14,1	14,7	15,4
100,00	10,4	11,1	11,8	12,5	13,1	13,8	14,5	15,2	15,9
150,00	11,9	12,6	13,4	14,1	14,8	15,5	16,3	17,0	17,7
200,00	13,0	13,7	14,5	15,2	16,0	16,8	17,5	18,3	19,0
250,00	13,7	14,5	15,3	16,1	16,9	17,7	18,5	19,3	20,1
300,00	14,3	15,2	16,0	16,8	17,7	18,5	19,3	20,1	21,0
350,00	14,8	15,7	16,5	17,4	18,3	19,1	20,0	20,9	21,7
400,00	15,2	16,1	17,0	17,9	18,8	19,7	20,6	21,5	22,4
450,00	15,5	16,5	17,4	18,3	19,3	20,2	21,1	22,1	23,0
500,00	15,8	16,8	17,8	18,7	19,7	20,6	21,6	22,6	23,5
600,00	16,3	17,1	18,4	19,4	20,4	21,4	22,4	23,4	24,5
700,00	16,8	17,8	18,9	19,9	21,0	22,1	23,1	24,2	25,3
800,00	17,1	18,2	19,3	20,4	21,5	22,6	23,7	24,8	25,9
900,00	17,4	18,5	19,7	20,8	22,0	23,1	24,3	25,4	26,6
999,00	17,7	18,8	20,0	21,2	22,4	23,6	24,7	25,9	27,1

При непрерывной стерилизации продолжительность процесса равна В. В автоклавах периодического действия только 40 % времени затрачивается для достижения рабочей температуры (время достижения температуры стерилизации t_c), которая достаточно высока для того чтобы разрушить микроорганизмы. Поэтому в расчетное время нагрева В вносят поправку для определения точного времени обработки:

продолжительность обработки = В – 0,4 t_c

Номограммный метод

Этот метод в основном используется для расчета продолжительности ультравысокотемпературной (UHT) обработки. Номограммы получают, используя уравнение TDT-кривой. В монограмме можно разделить различные оси (рисунок 2.9): ось Т (температура), ось Z (термическая устойчивость), ось F₀ (значения F₀) и ось S (время в секундах). Так как Z в общем принята равной 10, третий параметр может быть определен, если известны два других параметра.

По этой причине данный метод полезен не только для процесса классической стерилизации, но и для:

- ультравысокотемпературной (UHT) обработки с применением теплообменника;

- других термических процессов, в которых продукт в тонком слое нагревается конвективно с использованием теплообменников.

Рисунок 2.9 – Номограмма для ультравысокотемпературной (UHT) обработки [3].

2.7 Тепловая устойчивость микроорганизмов [3]