Физическим параметром процесса тепловой стерилизации консервов является давление, создаваемое в аппарате с целью предупреждения деформации металлической тары и предот­вращения срыва металлических крышек с горловины стеклян­ных банок. Такое давление в технике называется противодав­лением. Значение противодавления зависит от величины давле­ния, возникающего в консервной таре при стерилизации.

Консервы перед стерилизацией представляют собой герме­тично замкнутую систему, состоящую из консервной тары, продукта и газообразной фазы, занимающей в банке незапол­ненное пространство над продуктом. Давление в такой системе будет меняться с учетом коэффициентов термического расши­рения отдельных компонентов системы в зависимости от тем­пературы.

Давление в банке может быть определено эксперименталь­ным путем. Для этого банки с продуктом герметизируют с по­мощью крышек, на которых установлены датчики давления, и стерилизуют, снимая барограмму.

Давление в банке может быть рассчитано. Величина давле­ния в консервной банке при стерилизации зависит от множе­ства взаимосвязанных факторов, взаимосвязь между которыми выражается в виде сложной формулы. Поэтому пользуются рядом условных допущений.

Давление в таре в момент укупоривания (при закатке) равно атмосферному (если банка закатана не на вакуум-закаточной машине) и состоит из суммы парциальных давлений водяных паров (Р_п, МПа,) и воздуха (Р_в, МПа):

Р_п, + Р_в, = 0,1 МПа.

При стерилизации каждая из составляющих изменяется и при максимальной температуре, достигаемой в паровоздушном пространстве, упругость водяных паров повышается до Р_п,„ а парциальное давление воздуха - до Р_в„. Абсолютное дав­ление в таре при стерилизации (Р_с) составит:

Вычтя из уравнения (21.2) уравнение (21.1), получим вели­чину избыточного (сверх атмосферного) давления Р_и в банке:

Уравнение (21.3) представляет собой сумму двух разностей, которые для наглядности заключены в скобки: изменения дав­ления водяных паров и изменения давления воздуха. Величи­ны Р_п, и Р_п, не зависят друг от друга, а только от температур продукта при стерилизации Т₂ и в момент укупоривания Т₁. Величина же Р_в, функционально связана с величиной Р_в, через характеристическое уравнение для газов:

pV = RT,

где V- объем воздуха; R - газовая постоянная; Т- температура.

Величину Р_в, можно выразить через Р_в,. Для этого обозна­чим объем незаполненного продуктом пространства банки (т.е. объем воздуха) при закатке V₁, а объем незаполненного про­странства при стерилизации V₂, тогда характеристические уравнения для воздуха, находящегося в банке, будут иметь сле­дующий вид:

Подставив значение Р_в , в уравнение (21.3), получим

Полученное уравнение представляет собой общую форму­лу для расчета давления и в жестяной, и в стеклянной консерв­ной таре при стерилизации, так как при выводе его специфика тары не учитывалась. Здесь (Р - 0,1) - избыток давления, раз­виваемого в консервной таре над наружным давлением. При стерилизации в открытых аппаратах абсолютное давление в таре равно Р, наружное - атмосферному давлению воздуха (0,1 МПа). "

При стерилизации в автоклавах наружным давлением будет уже не атмосферное давление, а давление в аппарате, которое представляет собой давление водяных паров Р_п„, соответству­ющее температуре стерилизации.

Тогда общая формула (21.10) для расчета давления в кон­сервной таре преобразуется следующим образом:

Заменив Р_в, на (0,1 - Р_п,) из выражения (21.1), получим

И далее

Это и будет абсолютное давление в таре при стерилизации в автоклавах. Давление же в автоклаве составляет Р_а = Р Тог­да избыточное давление в таре

или

Таким образом, избыточное давление в консервной таре при стерилизации в автоклавах равно первоначальному давле­нию воздуха в таре (при закатке), умноженному на коэффици­ент V₁ Т₂ / (V₂ Т₁). Этот коэффициент характеризует изменение оставшегося в банке воздуха при стерилизации. Коэффициент V₁ Т₂ /(V₂ Т₁) имеет разное значение применительно к жестяной или стеклянной таре.