1. Co to jest obróbka cieplna żywności? (Definicja przemysłowa)

Obróbka cieplna (termiczna) żywności w przemyśle spożywczym to zaplanowany proces technologiczny polegający na poddawaniu surowców, półproduktów lub gotowych wyrobów w opakowaniach działaniu ściśle określonej, wysokiej temperatury w zadanym czasie. Głównym celem operacji cieplnych (takich jak pasteryzacja i sterylizacja) jest inaktywacja enzymów oraz zniszczenie wegetatywnych i przetrwalnikowych form szkodliwych drobnoustrojów chorobotwórczych. Gwarantuje to osiągnięcie mikrobiologicznego bezpieczeństwa produktu, wydłużenie jego terminu przydatności do spożycia (trwałości) oraz poprawę strawności, przy jednoczesnej optymalizacji strat wartości odżywczych i sensorycznych.

2. Rodzaje obróbki cieplnej w technologii żywności

Aby zapewnić powtarzalność i bezpieczeństwo w skali przemysłowej, zakłady produkcyjne stosują różne metody operacji termicznych, dostosowując je do kwasowości produktu (pH), lepkości oraz użytego opakowania. Do najczęściej stosowanych przemysłowych rodzajów obróbki należą:

3. Sterylność komercyjna i parametry letalności (F0, D-value)

Dla żywności puszkowanej i słoikowej o niskiej kwasowości krytycznym pojęciem jest sterylność komercyjna (handlowa). Oznacza ona stan, w którym proces obróbki termicznej zniszczył wszystkie mikroorganizmy i ich przetrwalniki, które byłyby zdolne do ożywienia i rozwoju w warunkach normalnego przechowywania i dystrybucji bez chłodzenia.

Wyznaczenie tzw. planowanego procesu opiera się na matematycznych wskaźnikach śmiertelności bakterii. Wymagana wartość letalna procesu termicznego (F0) będzie zależała m.in. od:

• Przyjętej wartości D-value dla bakterii wskaźnikowych (czas dziesiętnej redukcji – np. dla Bacillus może wynosić D121 = 1,5 min),
• Początkowej liczby przetrwalników w wyrobie przed procesem (obciążenie mikrobiologiczne),
• Oczekiwanej końcowej liczby przetrwalników w opakowaniu (akceptowanego poziomu prawdopodobieństwa zepsucia się partii).

Wielu inżynierów projektuje cykle tak, aby wartość F0 celowo przekraczała 8, a nawet 15 minut. Zawyżanie tych wartości drastycznie zmniejsza jednak walory organoleptyczne produktu, dlatego optymalizacja F0 to kluczowy element prac działów R&D i Kontroli Jakości.

4. Walidacja obróbki cieplnej w autoklawach (Procedury B2B)

Fizyczny proces sterylizacji jest krytycznym punktem kontroli (CCP). Osiągnięcie komercyjnej sterylności musi zostać bezwzględnie udokumentowane przy użyciu wiarygodnych metod badawczych. Podstawą jest tu profesjonalna kwalifikacja urządzeń, w tym rzetelne mapowanie temperatury w autoklawie. Celem mapowania jest zidentyfikowanie najzimniejszych stref komory (tzw. cold spots) i udowodnienie jednorodności rozprowadzania mediów grzewczych. Pomiary te wymagają bezbłędnej aparatury, dlatego konieczna jest systematyczna kalibracja czujników temperatury w zakładzie.

Kolejnym aspektem fizycznym chroniącym integralność mechaniczną zamknięć (zgrzewów, wieczek) w trakcie zmian ciśnień fazy nagrzewania i chłodzenia jest pomiar różnicy ciśnienia między wnętrzem opakowania a komorą autoklawu. Wymaga on odpowiedniej bazy technicznej, a wiarygodność wyników zapewnia wcześniejsza kalibracja czujników ciśnienia, manometrów.

4.1. Zasada "najgorszego przypadku" (Worst-case scenario)

Do udowodnienia bezpieczeństwa konkretnego wyrobu służą testy penetracji ciepła, które rejestrują nagrzewanie się najzimniejszego punktu wewnątrz pojemnika spożywczego. Badania te projektuje się, bazując na tzw. najgorszym przypadku, który kumuluje warunki najbardziej utrudniające transfer ciepła. Należy uwzględnić m.in.:

• Minimalną dopuszczalną temperaturę początkową produktu we wsadzie,
• Maksymalną wagę wyrobu przed zalaniem i maksymalną gęstość/lepkość zalewy,
• Maksymalne wymiary i zagęszczenie cząstek stałych (np. mięsa czy warzyw),
• Wymiary opakowania oraz dopuszczalne minimum wolnej przestrzeni nad produktem (headspace),
• Rodzaj ułożenia opakowań w koszu autoklawu.

Uzupełnieniem i biologicznym potwierdzeniem wyliczeń matematycznych z rejestratorów temperatury jest ostateczna walidacja i kontrola procesu sterylizacji w autoklawie z wykorzystaniem testów biologicznych. Skomplikowana natura tych analiz powoduje, że operatorzy linii oraz specjaliści działów jakości powinni stale podnosić swoje kompetencje, wybierając na przykład profesjonalne szkolenie "Pasteryzacja i sterylizacja wyrobów w opakowaniu".

5. FAQ - Najczęściej zadawane pytania

AUTOR WPISU

Krzysztof Żarczyński
Senior Validation Engineer, Biuro Naukowo-Techniczne SIGMA

Pracował jako specjalista ds. walidacji w Zakładach Farmaceutycznych Polpharma w Starogardzie Gdańskim, koordynator ds. zmian w Dziale Transferów Produktów i Technologii w GlaxoSmithKline Pharmaceuticals w Poznaniu, Quality Manager w ADM Szamotuły. Odpowiedzialny za walidację urządzeń i instalacji oraz system zarządzania jakością w Centrum R&D Unilever w Poznaniu. Obecnie pomiarowiec, konsultant i trener w BNT SIGMA. Odpowiedzialny za kwalifikacje pomieszczeń czystych, pomiary czystości sprężonego powietrza, pomiary procesów termicznych (pasteryzacja i sterylizacja żywności). Członek Komitetu Technicznego nr 161 ds. Jakości Powietrza Wnętrz, Komitetu Technicznego nr 317 ds. Klimatyzacji i Wentylacji, Komitetu Technicznego nr 15 ds. Maszyn i Urządzeń dla Przemysłu Spożywczego oraz Komitetu Technicznego nr 295 ds. Sterylizacji w Polskim Komitecie Normalizacyjnym.

Kontakt:
Email: info@bnt-sigma.pl
Kom: +48 530 30 90 30