630 likes | 1.14k Views
Konzervace záhřevem - termosterilace. Praktická sterilita Absolutní sterilita Blanšírování Pasterace Sterilace Tyndalace. Pasterace. Záhřev na teploty do 100 °C Inaktace vegetativní formy mikroorganismů Konzervace kyselých potravin (pH 4).
E N D
Konzervace záhřevem - termosterilace • Praktická sterilita • Absolutní sterilita • Blanšírování • Pasterace • Sterilace • Tyndalace
Pasterace • Záhřev na teploty do 100 °C • Inaktace vegetativní formy mikroorganismů • Konzervace kyselých potravin (pH 4). • Nekyselé potraviny (hotových pokrmů apod.) je pasterace doplněna dalším zákrokem např. konzervací sníženou teplotou.
Sterilace • Záhřev na teploty vyšší než 100 °C (obvykle 121,1 °C = 250°F) • Inaktivace vegetativních formy mikroorganismů včetně bakteriálním spór • Konzervace nekyselých potravin (potravin jejichž pH 4)
Tyndalace • Frakcionovaná sterilace • Opakovaný záhřev na teploty do 100 °C provedený v průběhu jednoho až několika dnů • Konzervace nekyselých potravin • Inaktivace přítomných bakteriálních spór po jejich vyklíčení
Cíle konzervace záhřevem • inaktivace vegetativních buněk a spór mikroorganismů • inaktivace nežádoucích enzymů • inaktivace mikrobiálních toxinů • součást technologických postupů
Vliv záhřevu na mikroorganismy intenzita projevu Růst buněk Teplota subletálního poškození buněk (stress) Produkce toxinu Teplota inaktivace buněk Teplota inaktivace spór teplota
Teplota Sterilace Destrukce bakteriálních spór +100°C Pasterace Destrukce většiny bakterií konec růstu +65°C termofilní bakterie Optimální podmínky pro růst mikroorganismů Mezofilní bakterie +10°C Psychrotrofní bakterie Chladírenské zpracování Psychrofilní bakterie 0°C -10°C Zmrazování Konec růstu bakterií -20°C Konec růstu plísní Hluboké zmrazování
Faktory ovlivňující průběh termosterilace • Vlastnosti mikroorganismů • Složení potraviny • Vlhkost prostředí • Kyselost potraviny • Výchozí koncentrace mikroorganismů • Teplota a doba jejího účinku
Kontaminace potravin Bakterie, kvasinky, plísně, viry, priony Výběr mikroorganismů: patogenní nejodolnější vůči záhřevu Málo kyselé potraviny - pasterované: salmonela, listerie, neproteolytické kmeny klostridií, Stafylococcus aureus, Bacillus cereus Málo kyselé potraviny - sterilované: Clostridium botulinum, Bacillus stearothermophilus a Clostridium thermosaccharolyticum Kyselé potraviny: Byssochlamys fulva, Bacilluscoagulans, bakterie mléčného kvašení
Složení potravin • Cukry, tuky, bílkoviny • Antimikrobiální látky • Rozpuštěné látky • Osmoaktivní složky X • Ochranný vliv na mikroorganismy proti záhřevu
Sdílení tepla • Sdílení tepla z teplonosného media (vodní lázeň, deska výměníku, obal potraviny) – vedení • Sdílení tepla v potravině vedení(kondukce) - tuhé produkty, masové konzervy, těstoviny proudění (konvekce) - kapalina – nápoj, homogenní polévka kombinace vedení a proudění - (kousky v kapalině) Podmínka: dosažení teploty a její působení ve všech částech potraviny - nejhůře prohřívané místo produktu
Vlhkost prostředí • Suché (nevodné) prostředí x vlhké prostředí: podmínky sdílení tepla mechanismus inaktivačního účinku pasterace suchých sypkých směsí suché úkryty vlhká x přehřátá pára tuk ethanol
Kyselost prostředí • mezní hodnota pH 4,0 hranice pod kterou neklíčí spory sporulující bakterie Bacilus coagulans • Potraviny kyselé pH < 4 • Potraviny málo kyselé pH > 4
Vliv výchozí koncentrace mikroorganismů Inaktivace mikroorganismů - reakce 1. řádu C … koncentrace mikroorganismů … čas
rychlost inaktivace - přímo úměrná koncentraci přežívajících mikroorganismů množství přežívajících mikroorganismů s časem exponenciálně klesá lineární pokles dekadického logaritmu počtu jedinců v čase není možné dosáhnout absolutní sterility - křivka přežívání mikroorganismů protne nulu v nekonečnu
D – decimální (dekadická) redukční doba • doba záhřevu (min) potřebná pro redukci počtu přítomných mikroorganismů na jednu desetinu (o jeden řád) • vztahuje k určité teplotě, která musí být uvedena • s rostoucí teplotou decimální redukční doba D klesá (teplota roste > úbytek životaschopných jedinců se zrychluje > doba D potřebná na snížení počátečního stavu na 10 % se zkracuje) • Použití D • posouzení termorezistence jednotlivých mikroorganismů • hodnocení inaktivačního účinku pasteračního nebo sterilačního záhřevu
Lineární pokles dekadického logaritmu počtu mikroorganismů v čase
Vliv doby, po kterou teplota působí • Termoinaktivační křivky t = f (D) D = f(t) t = -k logD + q t … teplota • Lineární zvýšení sterilační teploty umožňuje exponenciální zkrácení doby sterilace
z - teplotní citlivost • definována jako změna teploty, která způsobí, že dekadická redukční doba D se změní desetkrát • směrnice termoinaktivační křivky t = f (D)
Průběh inaktivačních čar mikroorganismů a enzymů a termodestrukčních čar nutričně významných složek mléka
Termoinaktivacekombinace teplota – čas v nejhůře ohřívaném místě výrobku • Vegetativní formy plísní, kvasinek a většiny bakterií: záhřev 10 minut při 65 °C • Termotolerantnía termofilní bakteriální buňky: záhřev od 5 do 10 minut při 75 až 80 °C • Bakteriální spóry: záhřev 15 minut při 121,1 °C • Spóry některých plísní: snesou záhřev 90 °C po dobu několika hodin • Uvedené příklady inaktivačních účinků jsou závislé na počátečním počtu přítomných mikroorganismů a vztahují se k obvyklé míře mikrobiální kontaminace
F - inaktivační (sterilační) účinek • účinek, který by mělo zahřátí potraviny na referenční teplotu tr a na dobu F minut • Decimální redukční doby D jsou vždy určeny pro určitou hodnotu referenční teploty tr • sterilace nekyselých potravin tr = 121,1 °C = 250 °F • pasterace např. tr = 70 °C
Výpočet požadovaného účinku Fs • potravina kontaminována mikroorganismem – známe D a z • před záhřevem je v potravině koncentrace mikroorganismů C0 • požadujeme její snížení záhřevem na hodnotu C1 • Inaktivační účinek F se vypočte podle vzorce: • C0/C1 „kolikrát se má snížit koncentrace záhřevem“ • log10 C0/C1 „o kolik dekadických řádů se má snížit koncentrace záhřevem“ • Požadovaná míra snížení se volí: • podle výsledků mikrobiologických rozborů • podle odhadu míry pomnožení před záhřevem • podle stupně jistoty, jaký chce výrobce dosáhnout • V případě výpočtu na Cl. botulinum se vždy pracuje se snížením o 12 řádů.
Letální podíl,letalita, smrtící účinek, L(t,z) • vyjadřuje inaktivační účinek libovolné teploty tna mikroorganismus o teplotní citlivosti z • Definice: jedna minuta záhřevu na teplotu t má stejný inaktivační účinek jako L minut záhřevu na referenční teplotu tr • Letalita se vypočte pro známé t, tr ,z
Příklad výpočtu letality • Mikroorganismus o teplotní citlivosti z = 6,9 °C se má sterilovat při teplotě t = 133 °C místo při referenční teplotě tr = 121,1 °C. • Letalita nové teploty je L = 10((133-121,1)/6,9) = 101,725 = 53 • tzn. že každá minuta při nové sterilační teplotě "vydá" za 53 minut při teplotě referenční
Výpočet inaktivačního účinku F jakéhokoli teplotního průběhu • Teplotní průběh při skutečné sterilaci má obecný tvar odlišný od původní definice F "konstantní teplota tr pro známou dobu F" • Mějme teplotní průběh v čase t(), kterým chceme sterilovat mikroorganismus o teplotní citlivosti z. • Sterilační účinek F(1) od počátku = 0 do kteréhokoli okamžiku = 1 se vypočte jako: • Vypočtená hodnota F je porovnána s požadovanou, případně z vypočtené hodnoty dělením příslušným D je odhadována míra snížení počtu mikroflory posuzovaným zákrokem
Příklad výpočtu • Potravina, která se zahřívá prouděním (např. homogenní polévka s velmi malými kousky) je sterilována při 115 °C, požadovaný inaktivační účinek záhřevu F je 7 minut (tj. 7 minut záhřevu při 121,1 °C, Fs = 7 min, nebo požadovaný účinek 7F). • Záznam průběhu teplot snímaných termočlánkem v nejhůře prohřívaném místě konzervy je v tabulce, zatím proces trvá 60 minut, po 60 minutách začíná chlazení:
Řešení: • Jedná o málo kyselou potravinu, tj. uvažovaným mikroorganismem je Cl. botulinum, se směrnicí letalitní čáry z = 10 °C. Požadovaný inaktivační účinek je dán v zadání (F = 7 minut). • Pro výpočet bude záhřev rozdělen do časových úseků s konstantní teplotou, pro jednotlivé intervaly bude vypočten letální podíl a bude provedena numerická integrace. Řešení je možné provést také graficky, obvyklejší je výpočet např. s využitím tabulkového procesoru. Výpočet je lze provést přesněji s menším krokem při numerické integraci, v tomto případě je krok 5 minut, jednotlivé hodnoty jsou „středy“ pětimitových intervalů.
Pro jednotlivé kroky byl vypočten letální podíl (letální podíl byl vyjádřen v minutách záhřevu při 121,1 °C vynásobením letálního podílu délkou kroku). V posledním sloupci je provedena numerická integrace – součet jednotlivých příspěvků. Z hodnot je zřejmé, že požadovaný inaktivační účinek záhřevu je dosažen ve 40 minutě procesu, termosterilační proces může být optimalizován, tj. výdrž bude ukončena ve 40 minutě záhřevu a bude následovat chlazení.
Tabulka pro výpočty • Letální podíl pro z = 10 °C, tr = 121,1 °C
Způsoby provedení termosterilace: • Kyselé - nekyselé • Pasterace - sterilace • Kontinuální - periodické (vsádkové) systémy • Sterilace mimo obal - v obalu • Teplosměnná média - nečastěji voda - horký vzduch (nebo spaliny - sterilace hořákem) - olej