Большинство применяемых в промышленности стерилиза­ционных аппаратов (например, вертикальные автоклавы) устроено так, что банки во время стерилизации остаются не­подвижными. При этом время прогрева банки обусловлено естественными условиями теплопередачи.

В некоторых стерилизационных аппаратах непрерывного действия банки, находясь на движущемся транспортере, пере­мещаются линейно через теплоноситель (пар или горячую воду), не изменяя своего положения относительно транспорти­рующего органа. При этом условия теплопередачи по сравне­нию с неподвижной банкой практически не меняются.

В других аппаратах банки в процессе стерилизации могут вращаться вокруг своей верти­кальной оси, но интенсивное перемешивание при этом не происходит. Если, вращаясь во­круг своей вертикальной оси, банка вращается и вокруг внеш­ней оси (рис. 20.6, б), то процесс теплопередачи несколько интен­сифицируется из-за вынужден­ной конвекции содержимого, и продолжительность нагрева умень­шается.

Эффективное принудительное перемешивание происходит при вращении банок в стерилизаторе по принципу «с донышка на крышку» - вокруг внешней оси (рис. 20.6, а). Установлено, что при использовании ротации значение константы термиче­ской инерции сокращается в 6-7 раз по сравнению со стерили­зацией в состоянии покоя.

Как видно из рис. 20.6, в процессе стерилизации в верхнем и в нижнем положениях оказываются попеременно то верхняя часть банки (крышка), то нижняя (донышко). Практика показа­ла, что эффект перемешивания существенно зависит от часто­ты вращения. Как правило, с увеличением частоты эффектив­ность перемешивания содержимого банки возрастает. При пре­вышении определенного предела эффект вначале стабилизиру­ется, а затем начинает снижаться.

Принято считать, что эффект перемешивания достигается прохождением воздушного пузыря (т.е. воздуха из незаполнен­ного продуктом пространства банки) через продукт. При этом в зависимости от частоты вращения возможны три основных варианта (см. рис. 20.6):

• развиваемая центробежная сила G превышает силу тяже­сти g (G>g). В этом случае продукт прижимается к верхней части банки, воздушная прослойка неподвижна и перемешива­ния не происходит;
• центробежная сила сравнивается с силой тяжести (G=g). При этом воздушный пузырь проходит сквозь толщу продукта и останавливается в глубине;
• центробежная сила оказывается меньше силы тяжести (G<g), продукт в верхнем положении банки находится внизу, а воздушная прослойка - наверху. В нижнем положении банки продукт перемещается под действием силы тяжести и оказыва­ется вновь внизу, вызывая при этом перемешивание продукта. При дальнейшем вращении банки перемешивание продол­жается.

Ротационные стерилизационные аппараты, в которых осу­ществляется принцип вращения с донышка на крышку, назы­ваются ротоматами. Ротационная стерилизация снижает термическую инерцию пищевых продуктов и особенно эф­фективна в тех случаях, когда густой продукт фасован в круп­ную консервную тару. Ротационная стерилизация дает воз­можность не только резко сократить продолжительность сте­рилизации, но и улучшить качество консервов, так как прогрев продукта во всем объеме тары происходит более равно­мерно. Это открывает возможность выпуска консервов высо­кого качества для предприятий общественного питания, дет­ских учреждений и других потребителей пищевых продуктов в крупной таре.

В то же время ротационная стерилизация менее универ­сальна и более сложна, чем стерилизация в обыкновенных ав­токлавах:

• не дает заметного эффекта в отношении жидких и очень густых продуктов;
• может привести к ухудшению качества некоторых про­дуктов, вызывая помутнение заливки или разрушение плодов («Зеленый горошек», компоты и др.);
• требует контроля за степенью наполнения банок продук­том, избегая их переполнения и уменьшения размера воздуш­ного пузыря;
• требует экспериментального установления оптимальной частоты вращения почти для каждой партии консервов.

Неравномерность прогрева и неоднородность температур­ного поля автоклава также влияют на продолжительность про­никновения теплоты в содержимое консервов. Неоднород­ность температурного поля стерилизующего аппарата зависит, в свою очередь, от конструкции аппарата, коэффициента теп­лоотдачи теплоносителя, степени заполнения автоклава банка­ми, наличия воздушных прослоек и др.