Жидкости, обычно водные растворы, можно стерилизовать несколькими методами, в том числе облучением (ультрафиолетовым или рентгеновским излучением), воздействием ультразвука, фильтрованием, нагреванием и обработкой особыми химическими агентами. В крупномасштабном производстве широко применяются только два последних метода, хотя сравнительно небольшие количества растворов неустойчивых витаминов и других сложных соединений иногда стерилизуют путем пропускания через пористые мембраны. В этом разделе основное внимание будет уделено процессам и аппаратам для стерилизации путем тепловой обработки.
Необходимые для разрушения жизнеспособных микроорганизмов и вирусов условия могут изменяться в очень широких пределах в зависимости от природы стерилизуемого объекта и сферы его последующего использования. Иногда, например при квашении капусты или при биологической очистке сточных вод, необходимые превращения обеспечивают уже присутствующие в системе микроорганизмы. В процессах производства спирта, винного уксуса и заготовки силоса быстро вырабатываются ингибиторы, подавляющие рост нежелательных организмов, поэтому здесь требования к стерилизации также невысоки. Пастеризация молока сопровождается гибелью большинства, но далеко не всех активно растущих микроорганизмов. Более жесткая обработка молока опасна из-за деструкции его полезных компонентов. Вообще оптимальный баланс между разрушением полезных компонентов и гибелью нежелательных микроорганизмов играет основную роль в выборе метода стерилизации и пастеризации, а также при расчете соответствующих аппаратов.
Процессы с участием чистых культур, работа с культурами тканей и обработка некоторых пищевых продуктов требуют гораздо более жесткой стерилизации. В таких случаях систему необходимо практически полностью освободить от всех нежела тельных микроорганизмов, хотя «полнота» стерилизации также зависит от конкретной системы. По экономическим соображениям, например, для периодического процесса допустима вероятность заражения [(1—Р0) в уравнении (7.131)] порядка 10-2. Это означает, что один процесс из каждых 100 может быть забракован именно из-за недопустимо высокого заражения. С таким ущербом можно примириться, если стоимость потерь сравнима со стоимостью дополнительного стерилизующего оборудования.
Значительно более жесткие правила приняты в консервной промышленности. Здесь необходима действительно полная стерилизация, поскольку единственная жизнеспособная спора Clostridium botulinum может, в конце концов, привести к смертельному отравлению. Обычно в такой ситуации основное требование, предъявляемое к процессу стерилизации, состоит в снижении вероятности выживания спор (1—Р0) до величины менее 10-12. Этот пример наглядно демонстрирует опасность даже небольших отклонений от совершенно полного превращения субстрата (спор и вегетативных клеток) в продукты процесса (инактивированные споры, погибшие клетки) в стерилизационных реакторах. Отсюда следует, что расчет таких реакторов необходимо выполнять чрезвычайно тщательно. Сначала мы рассмотрим периодические, а затем непрерывные процессы стерилизации.