Уравнение термической инерции (20.3) не слишком наглядно для оценки влияния температуры стерилизации Т_а на продолжи-тельность прогрева τ так как температура Т_а фигурирует и в числителе, и в знаменателе логарифмической составляющей.

Можно провести математические преобразования. Обозна­чим числитель логарифмической составляющей (Т_а - Т_н) бук­вой i, а знаменатель (Т_а - Т_к) буквой g. Тогда уравнение терми­ческой инерции примет следующий вид:

Допустим теперь, что мы повысили температуру стерилиза­ции Т_а на L градусов. Тогда дроби логарифмических составля­ющих можно записать так:

исходная i/g и новая (i+ L)/ (g+ L).

Таким образом, от того как изменится первоначальная дробь i/g при повышении температуры стерилизации на L °С, зависит и ответ на вопрос о том, как влияет повышение темпе­ратуры стерилизации на время прогрева.

Приведем обе дроби к одному знаменателю. Числитель ис­ходной дроби при этом можно записать в виде i(g+ L), а числи­тель дроби, относящийся к повышенной температуре стерили­зации, g(i + L).

Дроби имеют общий знаменатель g(g+L), потому будем сравнивать только числители. Числитель исходного выраже­ния примет вид (ig+Li), а числитель нового выражения можно записать как (ig+Lg).

Если отбросить идентичные выражения ig и сократить на L, то от исходного выражения останется i, а от нового g. Теперь ответить на поставленный вопрос нетрудно: i (разность темпе­ратур между температурой стерилизации Т_а и температурой продукта к началу нагрева Т_н) всегда больше, чем g (разность температур в конце прогрева), значит, повышая температуру стерилизации, мы тем самым сокращаем время прогрева.

Пример 20.6. Рыбные консервы в томатном соусе стерилизуют­ся при 112 °С. Постоянная термической инерции для данной банки составляет 50 мин. Пусть начальная температура Т_а будет 50 °С, а наивысшая Т_к = 110 °С. Тогда по формуле (20.3)

τ₁ = 50-1g ((112-50)/(1122-110)) = 50-1,49 = 75мин.

Если повысить температуру стерилизации Т_а до 120 °С, вре­мя прогрева составит: τ₂ = 50-1g ((120-50)/(120-110)) = 50-0,85  = 43 мин.

Таким образом, повышением температуры стерилизации всего на 8 °С удается более чем на 40 % сократить продолжи­тельность тепловой обработки.

На использовании этой закономерности основан метод так называемой ступенчатой стерилизации. Метод заклю­чается в том, что повышение температуры стерилизации сверх традиционного умеренного уровня (например, от 112 до 120 °С) производится только в первые минуты подо­грева. При этом кривая прогрева продукта быстрее подтяги­вается к температурной кривой аппарата, работающего по обычному умеренному режиму. Как только эта временно по­вышенная температура стерилизации достигнута, ее под­держивают в течение нескольких минут, а затем опускают до традиционной температуры стерилизации (например, до 112 °С), после чего выдерживают этап собственно стерили­зации при данной температуре и окончательно охлаждают аппарат (рис. 20.5).

Таким образом, общий цикл стерилизации по ступенчатому режиму может быть значительно сокращен по сравнению с ци­клом тепловой обработки при умеренном температурном уровне. Метод применяется редко из-за сложности управле­ния процессом - режим стерилизации задается более сложной формулой:

где А₁ - время подъема температуры до временно повышенно­го уровня; В₁ - время собственно стерилизации при повышен­ной температуре Т₁ °С; С₁ - время понижения температуры до умеренного уровня; В₂ - время собственно стерилизации при умеренной температуре Т₂, °С; С₂ - время окончательного охлаждения аппарата.

Принцип стерилизации по ступенчатому режиму, управляе­мому и контролируемому компьютером, реализован в горизон­тальных автоклавах FMC.