Pasteryzacja żywności

| Pasteryzacja produktów spożywczych | Pasteryzacja w przemyśle spożywczym | Przykłady żywności pasteryzowanej |  Konserwy pasteryzowane | Pasteryzacja przemysłowa | Proces pasteryzacji |  Walidacja pasteryzacji |

Pasteryzacja żywności jest procesem termicznego utrwalania żywności o pH poniżej 4,6, którego celem jest redukcja wegetatywnych form bakterii (patogennych i psujących żywność) oraz części przetrwalników bakterii psujących, które mogłyby znaleźć warunki wzrostu w produkcie spożywczym i doprowadzić do jego zepsucia mikrobiologicznego. Pasteryzacja w przemyśle spożywczym (pasteryzacja przemysłowa) prowadzona jest w temperaturach w zakresie 70-115°C, czyli temperaturach niższych niż procesy sterylizacji żywności. Warunkiem skuteczności tak prowadzonej obróbki termicznej jest wykorzystanie właściwości produktu spożywczego, przede wszystkim obniżonego pH i/lub podwyższonej kwasowości wyrobu. To właśnie pH i kwasowość żywności determinuje parametry procesu pasteryzacji. Zastosowana temperatura pasteryzacji i czas pasteryzacji będzie musiała dostarczyć minimalną wartość P0 (wartość "bójczą" procesu pasteryzacji odniesioną do standardowej temperatury 70°C), która zagwarantuje bezpieczeństwo zdrowotne oraz brak zepsucia mikrobiologicznego produktu w planowanym okresie jego przydatności do spożycia. 
Proces pasteryzacji - temperatura pasteryzacji, czas pasteryzacji w autoklawie przemysłowym. Pasteryzacja produktów spożywczych projektowana jest zawsze w odniesieniu do grup drobnoustrojów, których obecność jest możliwa w wyrobie oraz która znalazłaby w nim możliwości rozwoju, gdyby nie proces obróbki termicznej. Clostridium botulinum jest najbardziej termoopornym przetrwalnikiem produkującym śmiertelną toksynę, przy czym wzrost tych przetrwalników nie odbywa się w pH niższym niż 4,5. Bacillus cereus jest kolejnym drobnoustrojem istotnym z punktu widzenia bezpieczeństwa żywności, ale jest on wrażliwy na obniżone pH wyrobu. Inne bakterie powodujące zatrucia pokarmowe m.in. Listeria monocytogenes, Salmonella, Escherichia coli O175, Staphylococcus aureus, czy Campylobacter są wrażliwe nawet na bardzo łagodne procesy obróbki termicznej i będą łatwo niszczone w procesie pasteryzacji prowadzonym w temperaturach 70°C i czasie 2 - 5 minut (w żywności ciekłej lub zawierającej uwodnione cząstki stałe) lub żywności chłodzonej o krótkim terminie przydatności do spożycia. Temperatura i czas pasteryzacji będą miały na celu dostarczenie ostatecznie takiej dawki ciepła do najwolniej ogrzewanej części pasteryzowanego wyrobu, aby został osiągnięty poziom redukcji drobnoustrojów psujących o około 4-6 log. Parametry procesu pasteryzacji wymagane dla zapewnienia braku zepsucia mikrobiologicznego wyrobu gotowego, będą zazwyczaj ostrzejsze od parametrów procesu wymaganego "jedynie" dla zapewnienia jego bezpieczeństwa.

Skontaktuj się z Biurem Naukowo-Technicznym SIGMA, jeśli chcesz przeszkolić pracowników swojego zakładu z zakresu procesów termicznego utrwalania żywności, zlecić wykonanie stosownych pomiarów dla procesów termicznych stosowanych w Twoim zakładzie (mapowanie temperatur w autoklawie, testy penetracji ciepła do wnętrza wyrobu), wykonać wzorcowania manometrów lub czujników temperatury zainstalowanych na linii produkcyjnej. Email: info@bnt-sigma.pl; telefon: (61) 624 27 22.

Temperatura procesu pasteryzacji jest jednym z parametrów krytycznych procesu utrwalania żywności. Ustalenie minimalnej wartości temperatury, która musi być utrzymywana w trakcie fazy przetrzymania (właściwej pasteryzacji), zazwyczaj wymaga w pierwszej kolejności ustalenia najzimniejszego miejsca przestrzeni roboczej autoklawu/pasteryzatora (tzw. "zimnego miejsca" urządzenia), następnie przeprowadzenia testów penetracii ciepła do wnętrza wyrobu (umieszczonego w "zimnym miejscu" urządzenia), oceny rodzaju drobnoustrojów jakie mogą wzrosnąć dla danego produktu spożywczego (biorąc pod uwagę w szczególności takie parametry jak pH i aktywność wody wyrobu).
W przypadku żywności o pH <4,6 (żywności ciekłej lub zawierającej uwodnione cząstki stałe) lub żywności chłodzonej o krótkim terminie przydatności do spożycia, nawet względnie łagodne procesy obróbki termicznej pozwolą na skuteczną redukcję form żywnych drobnoustrojów patogennych. Temperatura 70°C (osiągnięta przez najwolniej ogrzewany punkt produktu/opakowania) w czasie 2 minut, pozwoli na zapewnienie bezpieczeństwa mikrobiologicznego żywności. Temperatura 70°C i czas 2 min odpowiada wartości pasteryzacyjnej P_70C=2 minuty. Wymagana minimalna wartość obróbki termicznej może zostać dostarczona tak naprawdę przy wielu kombinacjach temperatury i czasu - temperatura pasteryzacji będzie mogła być niższa jeśli czas działania temperatury będzie wydłużony, i odwrotnie tj. temperatura pasteryzacji będzie musiała być wyższa jeśli nie jest możliwe utrzymanie czasu na poziomie 2 minut (zasady obliczania procesu ekwiwalentnego: patrz szkolenie "Pasteryzacja i sterylizacja wyrobów"). Należy podkreślić, że podana temperatura i czas pasteryzacji odnoszą się do parametrów osiąganych wewnątrz pasteryzowanego wyrobu. Aby wyznaczyć czas i temperaturę pasteryzacji rozumianych jako "nastawy urządzenia", konieczne jest przeprowadzenie testów penetracji ciepła, aby wykazać, że przyjęty cykl/program pasteryzacji powala na dostarczenie do wnętrza wyrobu minimalnej wymaganej wartości P0. Testy penetracji pozwalają więc niejako na ustalenie zależności pomiędzy dawką ciepła dostarczoną do wnętrza produktu (wartość P0), a czasem i temperaturą środowiska grzejnego otaczającego pasteryzowany wyrób (opakowanie/cząstkę surowca). Załóżmy teoretyczną sytuację, że wnętrze wyrobu osiąga w procesie pasteryzacji dokładnie 70°C. Czy w takiej sytuacji czas obróbki termicznej powinien wynosić 2 minuty? Odpowiedź brzmi nie. Proces pasteryzacji będzie musiał być "ostrzejszy" - czas będzie musiał być dłuższy (lub temperatura będzie musiała być wyższa), tak aby zapewnić również odpowiedni poziom redukcji (o około 4-6 log) drobnoustrojów psujących, które to cechuje wyższa odporność na proces redukcji termicznej niż to ma miejsce w przypadku mikroflory patogennej. Wymagana temperatura/czas pasteryzacji musi zapewnić zarówno bezpieczeństwo mikrobiologiczne wyrobu, jak odpowiednio długi czas braku występowania zepsucia mikrobiologicznego produktu.

Temperatura i czas pasteryzacji a parametry fizyko-chemiczne wyrobu spożywczego

Pasteryzacja żywności zawsze musi brać pod uwagę właściwości produktu - pH, kwasowość, aktywność wody, zdolność do przenikania ciepła do najzimniejszej części opakowania (w przypadku pasteryzacji produktów w opakowaniu). Ważna jest również ocena zdolności mikroflory szczątkowej do rozwoju w wyrobie gotowym. Przykładowo - wzrost pH żywności wskutek rozwoju drobnoustrojów psujących w wyrobie poddanym pasteryzacji, może doprowadzić do otwarcia możliwości wzrostu niezniszczonych w procesie pasteryzacji przetrwalników Clostridium botulinum (przetrwalników tzw. laseczki jadu kiełbasianego). Wszelkie tabele wskazujące temperaturę pasteryzacji i czas pasteryzacji wyrobów spożywczych należy traktować z dużą ostrożnością, a ostateczne parametry procesu termicznego produkcji ustalić w oparciu o zbadane parametry danego wyrobu poddawanego procesowi pasteryzacji oraz jego zdolności do ogrzewania (testy penetracji ciepła). 

Temperatura pasteryzacji - przykładowe parametry procesu

Przykładowe procesy pasteryzacji powszechnie stosowane w branży spożywczej (temperatura osiągnięta w najwolniej ogrzewanej części wyrobu):

• owoce o pH < 3,5: temperatura pasteryzacji osiągnięta wewnątrz wyrobu 70°C, czas 10 minut;
• warzywa zakwaszone kwasami organicznymi: temperatura pasteryzacji osiągnięta wewnątrz wyrobu 85°C, czas 5 minut;
• napoje: temperatura pasteryzacji osiągnięta wewnątrz wyrobu 95°C, czas 15 sekund.

Aby przełożyć powyższe parametry temperatury i czasu "wnętrza wyrobu" na temperaturę i czas procesu pasteryzacji (wymaganą długość fazy przetrzymania), konieczne jest przeprowadzenie testów penetracji ciepła do wyrobu i wykonanie stosowanych obliczeń przez osobę posiadająca niezbędne doświadczenie w zakresie technologii żywności w procesów termicznego utrwalania wyrobów spożywczych.

Temperatura pasteryzacji soku

Dla ustalenia temperatury pasteryzacji soku (i czasu procesu), wymaganymi danymi wejściowymi są: pH soku, wyniki penetracji ciepła do wyrobu.

Temperatura pasteryzacji mleka

Pasteryzacja krótkotrwała: temperatura pasteryzacji: 72°C; czas: 15 sekund
Pasteryzacja długotrwała: temperatura pasteryzacji: 33°C; czas: 30 sekund

Pasteryzacja - jaka temperatura dla pozostałych produktów spożywczych?

Temperatura pasteryzacji oraz czas pasteryzacji są wyznaczane na podstawie wartości P0, jaka musi być dostarczona do wyrobu, w celu zapewnienia braku rozwoju w nim mikroflory patogennej (chorobotwórczej), jak i braku rozwoju mikroflory psującej wyrób. Wartość P0 dla pasteryzacji danego wyrobu ustala się na podstawie właściwości fizyko-chemicznych wyrobu, w szczególności jego pH, kwasowości, aw, zawartości NaCl (jeśli dotyczy). Dysponując danymi na temat wyrobu (i wymaganą wartością P0) oraz danymi na temat "trudności" z jaką ciepło penetruje do wnętrza wyrobu (badania penetracji ciepła), osoba doświadczona w projektowaniu operacji termicznych w branży spożywczej wyznacza temperaturę i czas pasteryzacji.

Pasteryzacja - w ilu stopniach Celsjusza odbywa się redukcja mikroorganizmów?

Temperatura pasteryzacji jest kluczowym parametrem dla skutecznej redukcji mikroflory obecnej w wyrobie spożywczym poddawanym obróbce cieplnej. Dla skutecznej pasteryzacji kluczowa jest temperatura osiągana przez wnętrze wyrobu (/"wnętrze opakowania"), nie zaś temperatura w pasteryzatorze czy autoklawie. Znacząca redukcja drobnoustrojów (bakterii z formie wegetatywnej, drożdży i pleśni) odbywa się gdy zawartość opakowania poddawanego pasteryzacji przekroczy temperaturę 60°C.

Uwagi końcowe dotyczące temperatury pasteryzacji

Gdy poszukują Państwo informacji na temat przykładowych parametrów procesu pasteryzacji dla danego rodzaju wyrobu, zalecamy zwrócenie szczególnej uwagi na źródło pochodzenia/ autorytet podmiotu publikującego dane. W sieci Internet opublikowano szereg wpisów o charakterze blogowym, które nie powinny być nigdy traktowane jako wiarygodne źródło danych do ustalenia procesu typowo przemysłowego (wpisy "temperatura pasteryzacji przetworów", "temperatura pasteryzacji w piekarniku", "pasteryzacja słoików w zmywarce" itp.). 

Przykłady wyrobów spożywczych utrwalanych w procesie pasteryzacji w zakładach przemysłu spożywczego (przykłady konserw pasteryzowanych): przetwory owocowe (dżemy, marmolady, soki), przetwory warzywne, dania gotowe (zupy, sosy).

Wymagany czas procesu pasteryzacji jest ściśle powiązany z temperaturą jaka jest osiągana przez wnętrze wyrobu poddawanego procesowi termicznemu. Ponieważ skuteczna pasteryzacja żywności może odbywać się w bardzo szerokim przedziale temperatur (60°C - 115°C), również stosowane czasy pasteryzacji są szerokie i będą wahały się od kilkunastu sekund (np. mleko) do nawet kilkudziesięciu minut (wyroby ogrzewane poprzez przewodzenie np. wyroby wieloskładnikowe zawierające dużo cząstek stałych, produkty "ciekłe" o wysokiej lepkości). Pasteryzacja żywności jest pod wieloma względami dużo bardziej złożonym zagadnieniem niż sterylizacja. Skuteczność utrwalania poprzez pasteryzację zależy bowiem nie tylko od "fizycznych" właściwości materiału (trudności z jaką ciepło penetruje opakowanie i wnętrze wyrobu), ale również od innych czynników mających znaczenie dla stabilności mikrobiologicznej wyrobu - w szczególności pH produktu, aktywności wody produktu, planowanej temperatury w dystrybucji wyrobu. Dla wyznaczenie ostatecznych parametrów procesu (temperatury i czasu pasteryzacji), znaczenie będzie miał również sposób napełniania opakowań (rozlew "na zimo" / rozlew "na gorąco"), ponieważ wpływa on na rodzaj i ilość mikroflory, która będzie obecna w opakowaniu oczekującym na proces termiczny. W przypadku wyrobów pasteryzowanych, w sposób szczególny podkreślić należy jednak znaczenie pH i/lub aktywności wody wyrobu - te te parametry (i ich zmienność) będą miały kluczowe znaczenie dla ustalenia wartości P0 jaką musi osiągną wyrób w procesie termicznym. Ponieważ wymagany proces termiczny (wartość P) można dostarczyć tak naprawdę przy wielu kombinacjach temperatury i czasu trwania procesu, ustalenie ostatecznych parametrów pracy pasteryzatora/ autoklawu, odbywa się zawsze w wyniku analizy danych zebranych w trakcie pomiarów penetracji ciepła do wnętrza opakowania/ wnętrza wyrobu.

Czas pasteryzacji konserw

Wymagany czas pasteryzacji konserw jest uzależniony od rodzaju mikroorganizmów, których spodziewać się można w danym wyrobie spożywczym. Rodzaj mikroflory produktu spożywczego, uzależniony będzie od takich parametrów jak pH wyrobu, zawartość w produkcie kwasów organicznych, aktywność wody wyrobu, zawartość soli. Czynnikiem hamującym wzrost części drobnoustrojów obecnych w produkcie będzie również temperatura przechowywania wyrobu w łańcuchu dystrybucji oraz obecność lub brak obecności tlenu. Czas pasteryzacji konserw można wiec wyznaczyć dysponując danymi na temat właściwości fizyko-chemicznych żywności oraz łącząc te informacje z wyniki przeprowadzonych testów penetracji ciepła do wyrobu (wartości P0 zliczonej w wyrobie).