PASTERIZACE A STERILIZACE POTRAVIN

Sterilizácia potravín v autoklávoch predstavuje kľúčový proces v potravinárskom priemysle, ktorý zabezpečuje mikrobiologickú bezpečnosť a dlhodobú stabilitu výrobkov s nízkou kyslosťou. Tento spôsob konzervácie umožňuje výrobu potravín, ktoré je možné skladovať pri izbovej teplote bez potreby chladenia, pričom si zachovávajú vysokú výživovú hodnotu a organoleptické vlastnosti.

Produkty určené pre sterilizáciu

Potraviny s nízkou kyslosťou, ktoré prechádzajú procesom sterilizácie potravín v autoklávoch, sa vyznačujú konečným pH vyšším ako 4,6 a aktivitou vody presahujúcou 0,85. Tieto výrobky sú balené do hermeticky uzavretých obalov a sterilizované pomocou tepelnej úpravy, čím získavajú schopnosť skladovania pri izbových podmienkach zvyčajne až 18 mesiacov. Po otvorení majú však obmedzenú trvanlivosť v chladničke, typicky tri dni, keďže ich zloženie neumožňuje zabrániť rastu mikroorganizmov po otvorení obalu. Sterilizácia potravín v autoklávoch eliminuje bakteriálne spóry aplikáciou vedecky stanovenej minimálnej tepelnej úpravy na naplnený a uzavretý obal, čím sa dosahuje požadovaná bezpečnosť produktu.

Princípy návrhu procesu

Pri navrhovaní procesu sterilizácie je nevyhnutné zohľadniť všetky faktory ovplyvňujące kvalitu a bezpečnosť výrobku. Široká škála zariadení založených na rovnakých princípoch dokáže produkovať bezpečné a stabilné výrobky, preto je náročné špecifikovať akceptovateľné postupy jednoznačným způsobom. Každý produkt musí mať dobre definovaný návrh, ktorý berie do úvahy všetky realistické faktory, a tento návrh tvorí základ naplánovaného procesu poskytujúceho výrobné špecifikácie. Tepelná úprava potrebná na zabezpečenie bezpečnosti a stability závisí od množstva tepla potrebného na elimináciu mikroorganizmov schopných rásť v danom produkte.

Mikrobiologické ciele a kontrola rizík

Primárnym cieľom procesu sterilizácie potravín v autoklávoch je inaktivácia tepelne odolných spór patogénu Clostridium botulinum, ktoré môžu produkovať smrteľný botulotoxín. Akceptovateľné riziko prežitia spór Clostridium botulinum sa všeobecne považuje za jedno zo 10 na dvanástu kontajnerov. Tento požiadavok sa zvyčajne prekladá ako minimálny tepelný proces F0 rovný 3 minútam pri 121 stupňoch Celzia v najchladnejšom bode každého obalu v výrobnej šarži. V praxi sa však používajú prísnejšie tepelné procesy s hodnotami F0 typicky od 10 do 16 minút, aby sa minimalizovalo riziko komerčného kazenia spôsobeného tepelne odolnejšími spórami kaziacich mikroorganizmov.

Najodolnejšie spóry Clostridium botulinum majú decimálnu redukčnú dobu D121,1 rovnú 0,21 minúty. Ak je prítomných 100 spór, referenčná teplota je 121,1 stupňa a požadovaná pravdepodobnosť prežitia nie je vyššia ako jedna z 10 na dvanástu, potom potrebná hodnota F sa vypočíta ako 0,21 násobená rozdielom logaritmov počiatočného a konečného počtu spór, čo dáva približne 2,94 minúty zaokrúhlené na 3 minúty. Sterilizácia potravín v autoklávoch preto musí dosiahnuť aspoň túto minimálnu letalitu vo všetkých častiach výrobku.

Naplánovaný proces a jeho komponenty

Naplánovaný proces sterilizácie predstavuje súbor časov, teplôt ohrevu, chladenia a prípadne preplietlaku pri sterilizácii, ktoré sú vybrané na základe informácií o charakteristikách ohrevu produktu a výkonnosti procesného zariadenia. Musí byť vytvorený a validovaný pre každú kombináciu typu produktu, počiatočnej teploty, veľkosti a tvaru obalu, ako aj typu sterilizátora. Špecifikovaný proces musí zohľadňovať všetky variácie počas výroby, ktoré by mohli nepriaznivo ovplyvniť ohrev, aby sa zabezpečilo, že tepelný proces prijatý každým obalom je dostatočný na zaistenie bezpečnosti a predchádzanie kazeniu.

Hlavné komponenty naplánovaného procesu zahŕňajú označenie produktu, mikrobiologickú špecifikáciu materiálov, charakteristiky produktu vrátane viskozity a veľkosti častíc, rozmery obalu, hmotnosť náplne, minimálny vzduchový priestor v obale, minimálny uzatváraní vákuum, orientáciu obalu, minimálnu počiatočnú teplotu produktu, typ tepelného spracovateľského systému, teplotu a čas sterilizácie, rýchlosť ohrevu a chladenia, rotáciu obalu a metódu chladenia. Procesy sterilizácie potravín v autoklávoch musia byť správne ustanovené a aplikované ako procesné špecifikácie pod dostatočným dohľadom výroby.

Testy tepelného prieniku

Testy tepelného prieniku monitorujú časovo-teplotnú históriu produktu v najpomalšie sa ohrevajúcom bode obalu. Výsledky sú konvertované do arbitrárnych jednotiek smrtiaceho tepla a súčet cez celý proces vyjadruje celkový letálny efekt, zvyčajne vyjadrený ako hodnota F0. Testy musia byť vykonané za najnepriaznjivejších podmienok, ktoré sa môžu vyskytnúť pri výrobe, ako napríklad najnižšia počiatočná teplota produktu, najviskóznejšia kvapalina alebo najväčšie častice. Minimálne dva, ideálne tri samostatné testy tepelného prieniku musia byť vykonané, aby sa mohol stanoviť naplánovaný proces na základe najpomalšieho zaznamenaného ohrevu.

Pred testami tepelného prieniku alebo používaním autoklavu na výrobu musia byť vykonané testy tepelnej mapy na nájdenie najchladnejšieho bodu v autoklávoch počas času varenia pre použité balenie. Rovnomernosť rozdelenia tepla v autoklávoch počas kritických fáz procesu by mala byť v rozmedzí plus mínus 0,5 stupňa Celzia. Sterilizácia potravín v autoklávoch vyžaduje starostlivé umiestnenie teplotných snímačov na najchladnejších miestach, aby sa zabezpečila reprezentatívnosť meraní.

Výrobné operácie a riadenie procesu

Výrobcovia produktov sterilizovaných v autoklávoch musia mať dohodnuté špecifikácie pre výrobu a zásobovanie, ktoré zabezpečujú splnenie požiadaviek návrhu produktu a naplánovaného procesu. Musia minimalizovať variabilitu surovín a procesov v rámci šarží i medzi nimi, implementovať HACCP plány a školenia zamestnancov na zabezpečenie efektívnych spracovateľských systémov kontroly a procedúr. Dostatočné množstvo procesných záznamov musí byť vytvárané, aby umožňovalo uvoľnenie alebo blokovanie produktu, a musia existovať formálne postupy pre uvoľnenie produktu a riadenie procesných odchýlok.

Nastavenie procesu sterilizácie potravín v autoklávoch vychádza z časovo-teplotných meraní vykonaných v obaloch s najpomalšou realistickou rýchlosťou ohrevu pri použití výrobného zariadenia. Špecifikácie musia spĺňať požiadavky naplánovaného procesu a všetky cieľové hodnoty a kritické limity v rámci HACCP plánu musia indikovať potrebnú úroveň kontroly. Takmer každá surovina a výrobný krok má vplyv na charakteristiky ohrevu produktu, preto musia byť požiadavky na suroviny, spracovateľské systémy, balenie a produkt dokumentované v jasných a jednoznačných prevádzkových špecifikáciách.

Manipulácia so surovinami a príprava produktu

Podmienky prepravy, dodania a skladovania musia spĺňať špecifikácie týkajúce sa časov, teplôt a kódovania. Podmienky používané pri príprave náplne musia zabrániť vzniku mikrobiologického bezpečnostného rizika, ako je produkcia mikrobiálnych toxínov, a neprípustným zmenám kvality pred sterilizáciou. Maximálny prevádzkový čas pre dávkovanie alebo miešanie nádob by nemal prekročiť štyri hodiny medzi procedúrami na odstránenie alebo navrátenie akéhokoľvek zvyškového materiálu do hlavného prúdu produktu.

Pre produkty obsahujúce pevné častice musia byť špecifikované maximálne rozmery a tepelný proces musí byť založený na charakteristikách ohrevu najpomalšie sa ohrevajúcich častíc. Ak sa používajú sušené pevné ingrediencie, musia existovať dostatočné kontroly zabezpečujúce rehydratáciu. Suché ingrediencie by mali byť úplne alebo čiastočne rekonštituované pred plnením a musia byť úplne rehydratované a zmrazené ingrediencie musia byť rozmrazené pred začiatkom tepelného procesu. Sterilizácia potravín v autoklávoch nemôže byť účinná, ak sú v produktu prítomné suché alebo zmrazené zhlučky, ktoré zhoršujú prenos tepla.

Plnenie, uzatváranie a balenie

Objem náplne a proporcie ingrediencií musia byť kontrolované, pričom prísne opatrenia musia byť prijaté pri konvekcnom ohrevaní alebo rotačných autoklávoch. Plnenie nesmie kontaminovať tesniaci priestor a malo by byť čisté, čo znamená neznečisťovať vonkajšok obalu. Objem vzduchu v obale má významný vplyv na rýchlosť ohrevu pri tepelných procesoch založených na konvekcnom ohrevaní alebo rotačnom spracovaní, preto musia byť akékoľvek výrobné alebo sterilizačné parametre, ktoré ovplyvňujú tento priestor, kontrolované v rámci limitov uvedených v naplánovanom procese.

Preplnenie vedúce k objemom vzduchu pod cieľovou hodnotou spomalí ohrev a zníži jeho rovnomernosť, pretože miešanie obsahu pohybom vzduchového priestoru cez produkt bude redukované. Nedostatočne naplnené obaly môžu indikovať únik z obalu, nedostatočné plnenie alebo že jedna fáza nebola naplnená. Objem vzduchu v obale a jeho limity musia byť špecifikované v návrhu a účinky nedostatočného alebo nadmerného plnenia by mali byť známe. Proces sterilizácie potravín v autoklávoch vyžaduje presnú kontrolu plniaceho zariadenia, aby sa dodržala požadovaná presnosť.

Zariadenia autoklávov a inštrumentácia

Autoklávy môžu byť statické alebo rotačné a navrhnuté pre dávkové alebo kontinuálne spracovanie. Medzi hlavné typy patrí systém pára-vzduch, kde je médium homogénna zmes pary a vzduchu s nezávislou kontrolou teploty a tlaku. Ďalšie typy zahŕňajú sprchový vodný systém s nízkym objemom prehriatej vody cirkulujúcej vysokou rýchlosťou, totálne vodné ponorenie s prehriatou vodou a kontinuálne sterilizátory využívajúce zmes pary a vzduchu na zabezpečenie preplietlaku.

Každý autoklávový systém musí byť vybavený kontrolami a alarmami pre kritické faktory. Nezávislý hlavný teplotný indikátor môže byť buď platinový odporový alebo ortuťový sklenený typ vhodnej špecifikácie, ktorý by mal byť umiestnený tak, aby poskytoval platné meranie najnižšej teploty komory. Teplotný regulátor nezávislý od hlavného indikátora musí kontrolovať teplotu komory s presnosťou mínus 0,5 až plus 1 stupňa Celzia počas času varenia. Sterilizácia potravín v autoklávoch vyžaduje tiež registrátory teploty a času poskytujúce trvalý nezmeniteľný záznam každého sterilizačného cyklu.

Regulátor a indikátor tlaku komory musia kontrolovať preplietlak s presnosťou jedného percenta plného rozsahu odchýlky. Systém musí byť prepojený s prívodom vzduchu, ktorý môže udržať maximálny špecifikovaný tlak komory za podmienok rýchlych teplotných zmien. Zariadenia na lokalizáciu a ochranu obalov počas tepelnej úpravy s dostatočným upínacím tlakom alebo umiestnením musia byť indikované na začiatku sterilizačného cyklu.

Kalibrácia a údržba

Údržba a kalibrácia všetkého zariadenia monitorujúceho alebo kontrolujúceho kritické faktory musí byť pokrytá špecifikáciami, štandardnými prevádzkovými postupmi a záznamami o výkone v rámci rutinného programu údržby. Periodická údržba, testovanie a kalibrácia kritického zariadenia je nevyhnutná na zabezpečenie prevádzkovej výkonnosti v rámci špecifikácií, čo zahŕňa hardware ako teplomery, ventily a snímače, ako aj softvér. Teplomery vrátane hlavného teplotného indikátora a kontrolných snímačov musia byť porovnávané s referenčnými štandardami tak často, ako je potrebné na zabezpečenie ich výkonnosti, pričom v niektorých prípadoch existujú zákonné požiadavky na presnosť a frekvenciu kalibrácie.

Záznamy musia ukazovať, že kalibrácia bola dokončená a že snímače a regulátory sú v rámci špecifikácií, pričom akékoľvek vykonané zmeny musia byť tiež zaznamenané. Proces sterilizácie potravín v autoklávoch závisí od správnej funkcie všetkých meracích a kontrolných prvkov, preto je ich pravidelná údržba a kalibrácia absolútne kritická pre bezpečnosť produktu.

Voda pre chladiace účely

Voda používaná na chladenie obalov musí byť zbavená nebezpečných úrovní mikroorganizmov a musí zostať čistá po celú dobu kontaktu s produktom. Musí dostávať dezinfekčnú úpravu, zvyčajne chlórovanie, aby sa zabezpečilo, že je zbavená mikroorganizmov, ktoré by mohli kontaminovať obsah plechoviek počas procesu chladenia. Voda, ktorá nie je dezinfikovaná, nesmie byť recirkulovaná. Ideálne by všetka chladiaca voda mala byť pitnej kvality, teda buď z verejného vodovodného potrubia alebo z iného nekontaminovaného dezinfikovaného zdroja.

Chladiaca voda môže byť recirkulovaná, schladená a skladovaná pred opätovným použitím, avšak toto výrazne zvyšuje riziká rekontaminácie obalov a taká voda musí byť dostatočne dezinfikovaná pred opätovným použitím. Chlórovanie je najbežnejšie používaný dezinfekčný prostriedok pre chladiacu vodu, hoci môžu byť použité aj iné efektívne systémy úpravy. Primeranosť chlórovania je indikovaná prítomnosťou voľného chlóru vo vode, typicky 2 až 5 ppm v mieste použitia. Sterilizácia potravín v autoklávoch musí byť nasledovaná hygienickým chladením, aby sa predišlo rekontaminácii produktu.

Minimálna počiatočná teplota produktu

Pre akúkoľvek kombináciu obalu a produktu musí byť čas cyklu autoklavu založený na počiatočnej teplote produktu. Preto usporiadanie a prevádzka zariadení pred autoklávom musia byť schopné zabezpečiť, že všetok produkt vstupujúci do autoklavu spĺňa minimálnu špecifikovanú počiatočnú teplotu. Rozloženie zariadení a postupy, vrátane prestojov alebo porúch, by mali minimalizovať stratu teploty počas plnenia a medzi plnením a nakládkou do autoklavu.

Minimálna počiatočná teplota produktu použitá v naplánovanom procese musí byť špecifikovaná a používaná vo výrobe, pretože teplota v obale na začiatku času varenia určuje rýchlosť a rozsah ohrevu. Rozsah počiatočných teplôt v naplnenej náplni autoklavu je tiež dôležitý, pretože spôsobuje rozdiely v rýchlosti, akou sa buduje teplota produktu a teda vnútorný tlak obalov. Kontrolné opatrenia používané na minimalizáciu rozsahu počiatočných teplôt zahŕňajú predchladenie obalov na 15 až 25 stupňov Celzia a obmedzenie veľkosti náplne autoklavu tak, aby rozsah teplôt medzi prvým a posledným obalom bol približne 10 stupňov. Proces sterilizácie potravín v autoklávoch vyžaduje presnú kontrolu počiatočnej teploty na dosiahnutie konzistentných výsledkov.

Cyklus autoklavu a jeho fázy

Čas a teplota ohrevu musia byť kontrolované podľa naplánovaného procesu. Ak sa ohrev a tlak v komore zvyšujú postupne pred dosiahnutím stacionárnej teploty, musia existovať vhodné systémy kontroly a monitorovania zariadení a prichádzajúcich obalov. Kontroly musia zabezpečiť, že existuje tesné rozdelenie počiatočných teplôt v rámci obalov tvoriajúcich náplň, aby sa predišlo variáciám vnútorného tlaku obalov. Obaly nesmú byť poškodené alebo namáhané procesom sterilizácie a vzhľad obalu po spracovaní musí spĺňať očakávania spotrebiteľov.

Po sterilizácii musia byť obaly rýchlo schladené, približne do štyroch hodín, na teploty okolo 40 stupňov Celzia pred paletizáciou. Nedostatočné schladenie môže umožniť termofilné kazenie vedúce k nakysleniu alebo nafúknutiu obalov. Rýchlosť chladenia závisí od typu a návrhu autoklavu, náplne autoklavu, umiestnenia obalu v autoklávoch a chladiaceho média. Preplietlak v autoklávoch musí byť zachovaný počas prvej fázy chladenia, aby sa zabezpečilo, že tlak v plechovke, flexibilnom alebo polotuhom obale je vždy nižší ako tlak autoklavu. Sterilizácia potravín v autoklávoch končí kontrolovaným chladením, ktoré nesmie poškodiť obaly ani narušiť ich tesnosť.

Záznamy o prevádzke autoklávov

Musí existovať pozitívne uistenie, že všetky požiadavky pre každú šaržu boli splnené, napríklad správny tepelný proces, a to musí byť zdokumentované. Toto uistenie sa musí vzťahovať na prípravu produktu, záznamy o balení a uzatváraní. Šarže musia mať dostatočnú identifikáciu zabezpečujúcu, že sa používajú správne podmienky tepelného spracovania, ak sa na jednom autoklávoch používa viac ako jedna sada procesných podmienok alebo ak môžu byť produkty posielané do autoklávov, ktoré môžu prevádzkovať rôzne procesy.

Záznamy musia byť trvalé, čitateľné a správne datované, môžu byť elektronické, a musia byť uchované minimálne tri roky alebo po dobu trvanlivosti produktu, ak je táto dlhšia. Procesné odchýlky musia byť zaznamenané bez ohľadu na to, či je systém dávkový, kontinuálny, manuálny alebo plne automatický. Všetka údržba a opravárenské práce na zariadení prispievajúcom k charakteristikám produktu a obalu pokrytým naplánovaným procesom musia byť zaznamenané. Proces sterilizácie potravín v autoklávoch vyžaduje dôsledné vedenie dokumentácie, ktorá je základom pre uvoľnenie produktu a dohľad nad bezpečnosťou.

Riadenie procesných odchýlok

Musia existovať inštrukcie a postupy na identifikáciu procesných odchýlok, príčin a opatrení na zabezpečenie udržania štandardov bezpečnosti produktu. Akýkoľvek produkt s nízkou kyslosťou, ktorý nedostal F0 aspoň 3 minúty, musí byť buď úplne reprocesovaný alebo zničený pod dostatočným dozorom. Ak poruchy, výpadky energie, kontroly alebo záznamy ukážu, že produkty sú bezpečné, ale možno nedostali naplánovaný tepelný proces a teda môžu podliehať vyšším rizikám kazenia, dotknuté šarže musia byť identifikované, izolované a umiestnené do karantény čakajúce na vyšetrenie.

Ak odchýlka vedie k nadmernému spracovaniu, je bežnou praxou blokovať produkt a uvoľnenie podlieha uspokojivej senzorickej analýze. Keď sa procesná odchýlka zistí počas tepelného spracovania produktu, môže byť možné upraviť čas procesu na zabezpečenie adekvátneho spracovania. Ak sa majú používať takéto postupy, ich bezpečnosť musí byť plne validovaná a ich použitie smie autorizovať iba manažér kvality. Sterilizácia potravín v autoklávoch vyžaduje jasné protokoly pre riadenie odchýlok, aby sa zabránilo uvoľneniu nebezpečného produktu.

Postupy po tepelnej úprave

Oblasti spracúvajúce nespracované balenia a suroviny a čistá oblasť spracúvajúca tepelne upravené obaly musia byť oddelené. Rozloženie, pracovné postupy a technické usporiadanie musia poskytovať efektívne oddelenie nesterilizovaných a sterilizovaných obalov. Pohyb kontaminovaného materiálu do čistej oblasti musí byť minimalizovaný a musia byť prijaté adekvátne opatrenia na predchádzanie kontaminácie spracovaných obalov.

Malá časť správne vyrobených a uzavretých plechoviek môže podliehať dočasným únikom počas neskorších fáz chladenia a tak dlho, ako plechovky a ich švíky zostávajú externe mokré. Voda v oblasti švíku poskytuje cestu pre kontamináciu obsahu obalu a vákuum v obale môže vtiahnuť kontaminanty dovnútra. Na minimalizáciu rizík kontaminácie musí byť dopravné a manipulačné zariadenie navrhnuté, inštalované, prevádzkované a udržiavané tak, aby sa predišlo fyzickému poškodeniu obalov. Obaly musia byť vysušené čo najrýchlejšie a dopravné a manipulačné povrchy musia byť udržiavané hygienické pravidelným čistením a dezinfekciou. Sterilizácia potravín v autoklávoch musí byť doplnená hygienickou manipuláciou, ktorá chráni obaly pred opätovnou kontamináciou.

Validácia procesu a dokumentácia

Všetky cieľové hodnoty a kritické limity používané na poskytnutie požadovanej tepelnej úpravy musia byť validované, teda podporené experimentálnou prácou, výkonnostnými meraniami alebo inými informáciami ukazujúcimi, že konzistentne dávajú produkt v rámci špecifikácie. Toto môže byť vykonané analýzou monitorovacích dát, špecifickými experimentmi alebo internými auditmi. Dodatočné informácie môžu byť získané z inšpekcie niekoľkých obalov po inkubácii pri relevantnej výzyvnej teplote.

Validačné aktivity musia byť dokumentované vyhľadateľným spôsobom a dostupné audítorom. Procesná dokumentácia by mala ukazovať, že každodenná prevádzka procesu je uspokojivá pre všetky parametre identifikované ako kritické faktory pre bezpečnosť a kvalitu. Dokumentácia by mala pokrývať kritické faktory a funkčnú špecifikáciu, výkonnosť systému na dennej základni ukazujúcu súlad s predpokladmi, HACCP plánom a špecifikáciami, riadenie procesných odchýlok, údržbu a kalibráciu systému, manipuláciu s dátami a uvoľňovanie produktu, zmeny v operáciách a školenia a kompetencie. Sterilizácia potravín v autoklávoch vyžaduje komplexnú dokumentáciu, ktorá preukazuje bezpečnosť a kvalitu každej vyrobenej šarže.

Kvôli zložitosti rotačnej sterilizácie v autoklávoch musí dokumentácia jasne ukazovať kompetencie a autority všetkých zamestnancov zapojených do procesu. Používanie počítačových systémov pre riadenie mnoých aspektov prevádzky autoklávov naďalej rastie, pričom tieto systémy musia byť navrhnuté, inštalované, testované a udržiavané tak, aby zabezpečili, že môžu vykonávať svoje zamýšľané funkcie. Časti kontrolujúce kritické funkcie musia byť validované v celom rozsahu prostredníctvom vhodného testovania.

Validácia sterilizácie potravín v autokláve predstavuje kľúčový proces v potravinárskom priemysle, ktorý zabezpečuje, že tepelné ošetrenie potravín dosiahne požadovanú úroveň eliminácie mikroorganizmov a vytvorí tak komerčne sterilné výrobky s dlhou trvanlivosťou. Účelom validácie sterilizácie potravín v autokláve je stanoviť bezpečné tepelné procesy na základe zistenia správania sa výrobkov počas ohrevu a ochladzovanie v špecifickom autokláve.

Význam a podstata validácie sterilizácie

Proces validácie sterilizácie potravín v autokláve musí byť vykonaný s použitím potravinových obalov vybavených teplotnými sondami umiestnenými v najchladnejšom mieste vnútri obalu, pričom tieto obaly sú následne rozmiestnené v najchladnejších zónach autoklávu. Použité obaly musia reprezentovať najnepriaznavejšiu kombináciu vlastností, ktoré ovplyvňujú prenos tepla a tepelnú cestu, s akými sa možno stretnúť pri štandardnej výrobe.

Na základe teplotných údajov zaznamenaných vo vnútri testovacích obalov sa počas validácie sterilizácie potravín v autokláve vypočítava hodnota F0, ktorá predstavuje sterilizačnú hodnotu pri sterilizačných procesoch, alebo hodnota P pri pasterizačných procesoch. Dosiahnutú hodnotu F0 alebo P vo vnútri testovacích obalov je následne možné porovnať s požadovanou hodnotou pre konkrétny potravinový recept.

Testy, pri ktorých sa vykonávajú teplotné merania vo vnútri obalov podľa princípu najhoršieho možného scenára a vypočítava sa hodnota F0 alebo P, sa označujú ako testy penetrácie tepla alebo validácia tepelného procesu. Pri validácii sterilizácie potravín v autokláve je dôležité si uvedomiť, že testy penetrácie tepla sa odlišujú od testov distribúcie teploty, ktoré sa tiež nazývajú mapovanie autoklávu.

Počas testov distribúcie teploty sa teplotné sondy používajú vo veľkom počte mimo potravinových obalov, nie vo vnútri nich, a cieľom týchto testov je identifikovať chladné zóny vo vnútri autoklávu. Testy distribúcie teploty predstavujú predpoklad pre realizáciu validácie sterilizácie potravín v autokláve.

Prípravné požiadavky

Pred realizáciou validácie sterilizácie potravín v autokláve musí byť identifikovaný najhoršie fungujúci autoklav, v prípade že výrobca potravín disponuje viacerými autoklávmi, a musí byť k dispozícii testovacia správa z teplotného mapovania tohto autoklávu. Keď sa validácia sterilizácie potravín v autokláve vykonáva bez predchádzajúcich testov distribúcie teploty, môže niekto spochybniť výsledky tejto validácie s argumentom, že testy mohli byť vykonané na nesprávnom mieste vo vnútri autoklávu.

Charakteristiky receptúry a vlastnosti musia byť úplne kvantifikované technológom alebo výskumným oddelením takým způsobom, že kritické faktory ovplyvňujúce ohrev a tepelný prenos sú známe a ich cieľové hodnoty aj limity sú presne stanovené. Limity v tomto prípade znamenajú, že trojsigmová odchýlka bola stanovená na základe štatisticky reprezentatívnych pokusov a sprievodných meraní.

Medzi faktory, ktoré môžu ovplyvniť validáciu sterilizácie potravín v autokláve, patria viskozita, veľkosť častíc, množstvo častíc a odkvapkaná hmotnosť, aerácia alebo zachytenie vzduchu v produkte, objem naplnenia, objem hlavového priestoru a objem voľného priestoru, vyrovnanie tlaku v obaloch v prípade vrecúšok, rozloženie obalov v autoklávě, počiatočná teplota pri štarte autoklávu a integrita uzáveru.

Produkty musia byť charakterizované ako ohrev konvekciou alebo vedením tepla. Táto informácia ovplyvní umiestnenie a pozíciu sondy v obaloch a tiež to, či častice produktu musia byť osadené teplotnými sondami počas validácie sterilizácie potravín v autokláve.

Pri ohrevu vedením sa teplo prenáša vo vnútri obalu z jedného elementu na druhý, nedochádza k miešaniu produktu, ohrev a chladenie obsahu obalu je zvyčajne pomalé a agitácia obalu s potravinami neovplyvňuje rýchlosť prenosu tepla. Pri ohrevu konvekciou dochádza k silným konvekčným prúdom, pohybu a miešaniu obsahu obalu vo vnútri balenia, ohrev a chladenie obsahu obalu je zvyčajne rýchle a agitácia obalu s potravinami pozitívne ovplyvňuje rýchlosť prenosu tepla.

Potrebné vybavenie

Pre správne vykonanie validácie sterilizácie potravín v autokláve je potrebné teplotné zaznamenávacie zariadenie, ako sú teplotné loggery alebo termočlánky. V súčasnosti sa na tento účel najčastejšie používajú teplotné loggery s presnosťou teplotnej sondy lepšou než 0,2°C, čo je bežný štandard. Mnohí poskytovatelia teplotných loggerov dodávajú softvér, ktorý automaticky vypočítava hodnotu F0 alebo P na základe teplôt zaznamenaných dátovým loggerom.

Ďalej sú potrebné testovacie obaly, napríklad v počte šesť až osem kusov, naplnené danou potravinovou receptúrou podľa najkonzervatívnejších štandardov pre najhorší možný scenár pri validácii sterilizácie potravín v autokláve. Teplotné senzory budú merať teplotu vo vnútri týchto testovacích obalov, zatiaľ čo zvyšok autoklávu bude naplnený rovnakou receptúrou v rovnakom type obalu.

Nutný je tiež spôsob zabezpečenia, že počiatočná teplota testovacích obalov je kontrolovaná a nastavená na známy najhorší prípad, s ktorým sa pravdepodobne stretnú obaly nakladané do retortných tác alebo prepraviek a čakajúce na spracovanie. Potrebný je aj spôsob analýzy údajov zo štúdií, aby mohol byť preskúmaný výkon procesu.

Kalibračné certifikáty pre všetky teplotné meracie zariadenia použité počas validácie sterilizácie potravín v autokláve, vrátane teplotných loggerov a teplotných senzorov používaných na meranie počiatočnej teploty produktu, sú nevyhnutnou súčasťou dokumentácie.

Metodológia validácie sterilizácie

Po dokončení teplotného mapovania autoklávu a identifikácii najchladnejších a najpomalšie sa ohrevajúcich lokalít môžu byť vykonané skúšky penetrácie tepla, aby sa stanovili časy potrebné na dosiahnutie správnej letality v chladnom bode obalov umiestnených v najchladnejšej zóne retorty. Validácia sterilizácie potravín v autokláve by mala byť vykonaná pre každú kombináciu produkt a obal a pre každú konfiguráciu nakladania, ak sa používa viac konfigurácií alebo ak sa zmenila.

Tepelný proces stanovený počas validácie sterilizácie potravín v autokláve by mal byť následne preskúmaný a schválený uznávanou procesnou autoritou, napríklad špecialistom na tepelné procesy alebo zástupcom zabezpečenia kvality.

Je dôležité poznamenať, že ak sú produkty ohrevané konvekciou, sondy budú musieť byť umiestnené vo vnútri recirkulujúceho konvekčného prúdu, a toto pravdepodobne nebude v geometrickom strede obalu. Chladná zóna vo vnútri obalu môže byť mierne nižšie ako geometrický stred obalu. Odporúča sa vykonať niekoľko predpokusov pred validáciou sterilizácie potravín v autokláve, aby sa pokúsili identifikovať chladné miesto v danom formáte obalu.

Navyše, ak konvekčne ohrevané produkty obsahujú častice, najväčšie a najhustejšie by mali byť prednostne osadené sondou a umiestnené v chladnom bode obalu, v prípade keď osadenie sondou nespôsobuje poškodenie častice. Pri produktoch ohrevaných vedením bude najchladnejšie miesto v obale jeho geometrický stred a zvyčajne nie je nutné osadzovať častice sondami.

Faktory ovplyvňujúce ohrievanie

Niekoľko faktorov súvisiacich s produktom, procesom, obalom a meraním môže prispievať k odchýlkam v časovo-teplotných údajoch zhromaždených počas validácie sterilizácie potravín v autokláve. Stanovenie procesu vyžaduje odborný úsudok a spoľahlivé experimentálne údaje na určenie toho, ktoré faktory sú kritické a aký má zmena týchto faktorov účinok v rámci stanovených kritických limitov aj mimo nich.

Pokiaľ ide o produktové faktory, formulácia produktu a variácia hmotnosti ingrediencií by mali byť konzistentné s hodnotami najhoršieho prípadu pri výrobe. Zmeny vo formulácii môžu vyžadovať novú validáciu sterilizácie potravín v autokláve. Hmotnosť naplnenia použitá pri validácii by nemala byť menšia ako maximálna deklarovaná v procesnom harmonograme.

Obsah pevných látok by mal byť meraný u nehomogénnych produktov pred aj po spracovaní. Konzistencia alebo viskozita polotekutých alebo tekutých komponentov by mala byť meraná pred a po spracovaní. Veľkosť, tvar a hmotnosť pevných komponentov by mali byť merané pred aj po spracovaní.

Metódy prípravy produktu pred plnením by mali simulovať komerčnú prax, napríklad blanšírovanie môže spôsobiť napučanie, zváľanie alebo zmrštenie, čo by mohlo ovplyvniť charakteristiky penetrácie tepla pri validácii sterilizácie potravín v autokláve. Zváľanie alebo zhlukovanie produktu môže zmeniť charakteristiky penetrácie tepla a ovplyvniť polohu chladného miesta.

Produkt sa môže ohrevať konvekciou, vedením alebo zmiešaným spôsobom konvekcia a vedenie v závislosti od jeho fyzikálnych vlastností. Niektoré potraviny vykazujú komplexné prerušované správanie pri ohreve, kedy sa produkt spočiatku ohrievuje konvekciou, potom v dôsledku fyzikálnej zmeny v produkte zmení správanie na ohrev vedením.

Umiestnenie teplotnej sondy

Metóda vkladania teplotnej sondy do obalu by mala viesť k vzduchotesnému a vodotesnému tesneniu, ktoré by malo byť overené po testovaní. Sondy by mali byť umiestnené v najpomalšie sa ohrevajúcej zložke potravinového produktu a situované v najpomalšie sa ohrevajúcej zóne vo vnútri obalu. Pri vkladaní sondy počas validácie sterilizácie potravín v autokláve je potrebné dbať na to, aby sa predišlo fyzikálnym zmenám produktu.

Flexibilné alebo pevné sondy možno vkladať do tuhých, flexibilných a pološtuhých obalov pomocou kompresných spojov alebo tesných ucpávok. Najvhodnejšie zariadenie pre konkrétnu aplikáciu bude závisieť od produktu, systému skladovania v regáloch, typu obalu a tesniaceho zariadenia.

Únik môže byť detekovaný vážením obalu pred a po spracovaní, aby sa zistili zmeny hrubej hmotnosti. Ak dôjde k úniku spôsobenému nesprávne namontovanou sondou pri validácii sterilizácie potravín v autokláve, údaje zhromaždené pre tento obal by mali byť zahodené.

Možno tiež zvážiť použitie malých teplotných loggerov a ich umiestnenie dovnútra testovacieho obalu tak, aby sonda v skutočnosti neprechádzala cez obal. Stále však bude pravdepodobne potrebné použiť špeciálne držiaky loggerov pre daný typ obalu, aby sa logger upevnil do vhodnej polohy vo vnútri testovacieho obalu.

Lokalizácia testovacích obalov a počet testov

Testovacie obaly pripravené na validáciu sterilizácie potravín v autokláve by mali byť umiestnené v chladnom bode a okolo neho, pričom sa zvyčajne používa minimálne tri obaly na jedno miesto. Obaly so sondami by mohli byť tiež umiestnené v najrýchlejšie sa ohrevajúcej zóne, aby slúžili ako kľúčová referencia. Z termodynamického hľadiska by sa totiž nemalo stať, že by sa obaly v chladnom bode alebo zóne ohrievali rýchlejšie ako tie umiestnené v najrýchlejšej zóne.

Ďalšie obaly by mohli byť tiež umiestnené vedľa obalov s autoklavovou sondou vo vnútri, ak je autoklav vybavený týmto druhom sondy a automaticky vypočítava hodnotu F0 alebo P. Pokusy by mali byť opakované minimálne dva alebo trikrát pre každú formuláciu produktu, to znamená dva alebo tri samostatné behy validácie sterilizácie potravín v autokláve.

Analýza údajov a vyhodnotenie

Všetky údaje zo senzorov by mali byť analyzované graficky ako teplotné grafy aj ako grafy hodnôt F0. Priemer a štandardná odchýlka pre F0 alebo P pre každý beh validácie sterilizácie potravín v autokláve by mali byť vypočítané na posúdenie variability medzi behmi.

Cieľová letalita potrebná pre bezpečnosť, napríklad F0 = 3 alebo P = 2 alebo P = 10, MUSÍ byť dosiahnutá na konci fázy držania, pred začatím chladenia. To znamená, že pri validácii sterilizácie potravín v autokláve musí minimálny tepelný proces nastavený v programe autoklávu zabezpečiť, že žiadny testovací obal nesmie mať tepelný proces pod hodnotou F0 3 na konci fázy držania pred chladením. Ideálne, ak všetky testovacie obaly umiestnené v chladnej zóne autoklávu majú F0 vyššie ako 6 na konci fázy držania.

Príspevok fázy chladenia možno použiť iba na výpočet hodnoty F0 alebo P dodanej produktu, keď sa hovorí o riziku kazenia potravín. To znamená, že ak je napríklad cieľový tepelný proces na zníženie rizika kazenia potravín F = 12, potom všetky testovacie obaly umiestnené v chladnej zóne autoklávu majú F0 vyššie ako 12 na konci fázy držania.

Ďalšie pravidlá, ktoré možno použiť počas analýzy údajov z validácie sterilizácie potravín v autokláve, zahŕňajú, že žiadne sondy by sa nemali ohrevať rýchlejšie ako sondy umiestnené v najrýchlejšie sa ohrevajúcej zóne. Žiadne sondy by sa nemali ochladzovať rýchlejšie ako tie umiestnené v najrýchlejšie sa ochladzujúcej zóne. Všetky údaje zo všetkých troch behov by mali byť podobné.

Potulné správanie alebo meniace sa teplotné údaje zo sond počas fázy držania by mali byť považované za podozrivé a mali by byť ako také zvýraznené. Dátové loggery aj termočlánky môžu byť niekedy počas validácie sterilizácie potravín v autokláve poškodené alebo môžu stratiť údaje.

Je dobrým proaktívnym prístupom dohodnúť sa v rámci spoločnosti, aké pravidlá by sa mali dodržiavať v tejto situácii. Pomerne často je prijateľné stratiť údaje z jedného alebo dvoch senzorov bez potreby opakovať beh, ak sú stále k dispozícii údaje z päť až šesť ďalších senzorov umiestnených v chladnom bode.

Clostridium botulinum predstavuje najvážnejšie mikrobiologické nebezpečenstvo v tepelne spracovaných potravinách a jeho kontrola je absolútne kritická pri výrobe konzervovaných produktov. Tento striktne anaeróbny mikroorganizmus je zodpovedný za botulizmus, najsmrteľnejšiu formu potravinovej intoxikácie, akú ľudstvo pozná, a jeho neurotoxíny dosahujú mimoriadnu toxicitu. Význam Clostridium botulinum v produkcii konzerv vyplýva z jeho schopnosti prežívať vo forme vysoko teplom odolných spór, ktoré sú prirodzene prítomné na všetkých surových surovinách používaných v potravinárskom priemysle.

Environmentálna všadeprítomnosť tohto patogénu a jeho technická odolnosť si vyžadujú dôkladnú pozornosť v každej fáze výroby, skladovania a distribúcie potravín. Význam Clostridium botulinum v produkcii konzerv sa vzťahuje na celé spektrum spracovaných výrobkov, vrátane produktov podrobených autoklávovej sterilizácii, pasterizácii nízkokysličných potravín, ako aj minimálne spracovaných alebo chladených produktov s predĺženou trvanlivosťou.

Klasifikácia patogénu a jeho technický dosah na konzervárenský priemysel

Bakteriálny kmeň C. botulinum zahŕňa sedem sérologických typov toxínov označených písmenami A až G, pričom ľudské ochorenia spôsobujú prevažne typy A, B a E, s občasným výskytom typu F. Táto taxonomická heterogenita sa prejavuje rozdelením do dvoch fyziologických skupín, ktoré majú zásadný operačný význam pri riadení významu Clostridium botulinum v produkcii konzerv.

Proteolytické kmene typov A, B a F pochádzajú prevažne z pôdy, vyskytujú sa v zelenine a surovom mäse a vykazujú vysokú toleranciu voči teplu aj soli, pričom dokážu rásť pri koncentráciách až 10 percent chloridu sodného. Tieto kmene však nie sú schopné klíčiť pri pH nižšom ako 4,6, čo predstavuje významnú ochrannú bariéru v kyslejších konzervovaných produktoch. Neproteolytické kmene typov B, E a F majú vodný pôvod a nachádzajú sa v sladkovodných aj morských sedimentoch, rybách a mäkkýšoch. Dokážu rásť pri psychrotrofných teplotách až od 3,3 stupňa Celzia, čo predstavuje podstatné nebezpečenstvo pre chladené produkty s predĺženou trvanlivosťou.

Pochopenie týchto fyziologických rozdielov je kľúčové pre cielenú kontrolu rizík, pretože význam Clostridium botulinum v produkcii konzerv si vyžaduje odlišné prístupy podľa typu kmena. Zatiaľ čo neproteolytické formy sa môžu množiť pri chladení, proteolytické formy vyžadujú najagresívnejšiu tepelnú deštrukciu v nízkokysličných potravinách skladovaných pri izbovej teplote.

Parametre rastu a environmentálne limity ovplyvňujúce význam Clostridium botulinum v produkcii konzerv

Teplotné hranice

Proteolytické kmene C. botulinum rastú v rozmedzí teplôt od 10 do 48 stupňov Celzia, zatiaľ čo neproteolytické kmene dokážu proliferovať pri teplotách od 3,3 do 45 stupňov Celzia. Psychrotrofný rast medzi neproteolytickými kmeňmi je obzvlášť nebezpečný pre spracované potraviny skladované v chladených podmienkach s trvanlivosťou presahujúcou desať dní. Tento faktor výrazně zvyšuje význam Clostridium botulinum v produkcii konzerv určených na chladený predaj.

Hodnota pH

Clostridium botulinum vykazuje prísnu závislosť od pH pri raste a tvorbe toxínov, čo priamo ovplyvňuje význam Clostridium botulinum v produkcii konzerv s rôznou kyslosťou. Proteolytické kmene sú úplne inhibované pri pH nižšom ako 4,6, zatiaľ čo neproteolytické kmene môžu byť inhibované až pri pH nižšom ako 5,0. Manipulácia s kyslosťou finálneho produktu predstavuje účinnú bariéru pre väčšinu kategórií spracovaných potravín a kritický bod kontroly významu Clostridium botulinum v produkcii konzerv.

Aktivita vody a soľ

Rastové prahy pre C. botulinum sú vysoko závislé od aktivity vody a typu prítomného rozpusteného solútu. Proteolytické kmene vyžadujú aktivitu vody minimálne 0,93 až 0,95 pre proliferáciu (pri chloride sodnom ako kontrolujúcej látke), zatiaľ čo neproteolytické kmene sú inhibované pri aktivite vody pod 0,97. Soľ v koncentráciách nad 3 percentá účinne kontroluje neproteolytický rast, zatiaľ čo proteolytické kmene vyžadujú až 10 percent na potlačenie pri optimálnych rastových podmienkach. Tieto parametre sú kľúčové pri navrhovaní receptúr zohľadňujúcich význam Clostridium botulinum v produkcii konzerv.

Kyslík a anaerobióza

C. botulinum je striktne anaeróbny organizmus, avšak dokáže využívať mikroanaeróbne výklenky vo zdanlivo aeróbnych potravinách, najmä v hermeticky uzavretých, vákuovo balených alebo v produktoch balených v modifikovanej atmosfére. Tento mikroorganizmus dokáže rásť aj vo vnútri pevných potravín, kde je difúzia kyslíka obmedzená, čo ďalej zdôrazňuje význam Clostridium botulinum v produkcii konzerv.

Prežívanie, deštrukcia a produkcia toxínu v potravinárskom spracovaní

Tepelná odolnosť a jej význam

Technická výzva, ktorú predstavuje C. botulinum, sa sústreďuje na tepelnú odolnosť jeho spór, čo má priamy dopad na význam Clostridium botulinum v produkcii konzerv a požiadavky na sterilizáciu. Proteolytické spóry vykazujú hodnotu D121°C od 0,1 do 0,2 minúty, pričom univerzálne uznávaná hodnota Fo rovnajúca sa 3 minútam pri 121 stupňoch Celzia zabezpečuje dvanásťlogaritmickú redukciu a poskytuje praktickú sterilitu. Táto hodnota predstavuje nedetekovateľné riziko pre komerčné produkty a je základom pre kontrolu významu Clostridium botulinum v produkcii konzerv nízkokysličných potravín.

Neproteolytické spóry vykazujú širokú variabilitu D-hodnôt, avšak typicky vyžadujú minimálne 10 minút pri 90 stupňoch Celzia (z-hodnota 9 stupňov Celzia) pre šesťlogaritmickú redukciu, čo je štandard pre pasterizované chladené potraviny s trvanlivosťou presahujúcou desať dní. Vegetatívne bunky a samotný neurotoxín sú výrazne menej odolné, pričom toxín typov A a B sa inaktivuje počas jednej minúty pri 80 stupňoch Celzia. Vegetatívne bunky sú usmrtené rýchlo pri podobných alebo dokonca nižších teplotách, avšak spóry dokážu prežiť mrazenie, sušenie a iné konzervačné procesy, čakajúc na priaznivé rastové podmienky.

Tvorba toxínu

Toxín sa produkuje po klíčení a bunkovom množení, pričom vyžaduje hustotu buniek typicky približne 10 na tretiu CFU na gram. Akýkoľvek zlyhanie preventívnych bariér, ako sú teplota, pH alebo aktivita vody, môže viesť ku katastrofálnym hladinám preformovaného toxínu, ak sa v celom životnom cykle potraviny neudržiavajú vhodné kontroly. Práve tento aspekt podčiarkuje kľúčový význam Clostridium botulinum v produkcii konzerv a potrebu dôsledných kontrolných mechanizmov.

Komplexná kontrola rizík v spracovaní potravín

Surové materiály a dizajn produktu

Všetky spracované potravinárske ingrediencie musia byť považované za kontaminované spórami C. botulinum, čo zdôrazňuje význam Clostridium botulinum v produkcii konzerv už vo fáze výberu surovín. Dizajn produktu by mal spoliehať na technológiu prekážok, ktorá kombinuje efektívne tepelné ošetrenie, kontrolu pH a aktivity vody, uvážlivé použitie konzervačných látok (najmä dusitanov v údenárskych výrobkoch) a robustné riadenie teploty počas celej distribúcie. Hodnotenie rizík musí byť vyčerpávajúce, obzvlášť pri zmene surovín, zmene obalov alebo predĺžení trvanlivosti.

Výrobné operácie a monitorovanie kritických kontrolných bodov

Kritické kontrolné body pre C. botulinum zahŕňajú kontrolu tepelného procesu, verifikáciu pH a aktivity vody a zaznamenávanie teploty počas chladiaceho skladovania. HACCP plány musia integrovať validované CCP body, explicitné kritické limity a nápravné opatrenia prispôsobené fyziologickým vlastnostiam každej produktovej kategórie, čím rešpektujú význam Clostridium botulinum v produkcii konzerv.

Konzervovanie a sterilizácia

Pre nízkokysličné konzervované potraviny s pH vyšším ako 4,6 určené na skladovanie pri izbovej teplote musia procesy spĺňať alebo prekračovať požiadavku Fo rovnajúcu sa 3 minútam pri 121 stupňoch Celzia, čím sa garantuje sterilita voči proteolytickému C. botulinum a jeho spóram. Toto je základný princíp riadenia významu Clostridium botulinum v produkcii konzerv sterilizovaných v autokláve.

Acidifikované a vysokobielkovinové potraviny skladované pri izbovej teplote

Acidifikované produkty čelia riziku posunu pH počas skladovania, najmä v dôsledku kazenia plesňami, ktoré môžu lokálne zvýšiť pH nad kritický prah 4,6. Obmedzenie otvorenej trvanlivosti, najmä pri chladení, a priebežné monitorovanie pH sú nevyhnutné pri riadení významu Clostridium botulinum v produkcii konzerv s kontrolovanou kyslosťou. Osobitná pozornosť je potrebná pri bielkovinových matriciach, kde lokálne mikroklímy môžu podporovať sporadický rast C. botulinum aj pri nižších hromadných hodnotách pH.

Pasterizované chladené produkty

Pasterizované potraviny s tepelným spracovaním pod 121 stupňov Celzia skladované pod 8 stupňami Celzia s predĺženou trvanlivosťou vyžadujú preukázanú šesťlogaritmickú redukciu neproteolytického C. botulinum prostredníctvom minimálne 10 minút pri 90 stupňoch Celzia alebo ekvivalentného procesu. Rovnako je potrebné silné monitorovanie podmienok chladiaceho reťazca a pridané prekážky, ako sú obmedzené pH, aktivita vody alebo konzervačné režimy. Tento aspekt je mimoriadne kritický pri riadení významu Clostridium botulinum v produkcii konzerv vákuovo balených a MAP produktov.

Modifikovaná atmosféra a vákuové balenie

Anaeróbne balenie dramaticky zvyšuje riziko botulizmu, pretože tvorba toxínu môže predchádzať alebo dokonca nastať bez zjavného kazenia. Toto je obzvlášť známe u rýb, mäsa a určitých zeleninových produktov, čo si vyžaduje komplexné mikrobiologické kontroly a spotrebiteľské usmernenia o trvanlivosti nad rámec pouhej senzorickej analýzy. Práve tento typ balenia zvyšuje význam Clostridium botulinum v produkcii konzerv moderných chladených produktov.

Výzvy a rizikové faktory špecifické pre tepelné spracovanie v konzervárenskom priemysle

Sterilizované potraviny skladované pri izbovej teplote

Autoklávová sterilizácia zameraná na komerčnú sterilitu musí spĺňať alebo prekračovať oficiálne štandardy tepelného procesu, čo je základom kontroly významu Clostridium botulinum v produkcii konzerv určených na dlhodobé skladovanie. Zneužitie po procese, ako sú poškodené obaly, nedostatočné uzavretie alebo skladovanie pri zvýšených teplotách, môže stále ohroziť sterilitu, preto sú kontrola integrity a úplná sledovateľnosť procesu nevyhnutné.

Pasterizované, acidifikované a chladené produkty

Potraviny pasterizované s kontrolou pH pod kritickými prahmi by mali potlačiť rast a tvorbu toxínov oboch skupín C. botulinum za predpokladu, že nedôjde k významnému zlyhaniu bariéry. Predĺžené chladené skladovanie je však bezpečné len s validovanými tepelnými procesmi a neprerušeným chladiacim reťazcom, čo opäť podčiarkuje význam Clostridium botulinum v produkcii konzerv chladených kategórií.

Teplotné zneužitie a zlyhanie bariéry

Krátke odchýlky nad kritické skladovacie teploty, dokonca len niekoľko hodín pri 10 až 12 stupňoch Celzia, môžu umožniť klíčenie spór a rýchlu tvorbu toxínu v náchylných produktoch, pričom psychrotrofné kmene sú obzvlášť nebezpečné. Minulé epidémie odhaľujú, že mnohé prípady vyplývajú z teplotných výkyvov počas postprodukčnej prepravy, skladovania v maloobchode alebo manipulácie spotrebiteľmi. Komplexné zaznamenávanie teploty a protokoly s rýchlou reakciou spárované s robustnou edukáciou spotrebiteľov zostávajú nevyhnutné pre riadenie významu Clostridium botulinum v produkcii konzerv v celom distribučnom reťazci.

Kyselé a okysľované potraviny majú konzervačné systémy, ktoré sa spoliehnajú na kombináciu zohrievania a úrovne kyslosti pre elimináciu vegetatívnych buniek mikroorganizmov a inhibíciu bakteriálnych spór. Tepelné spracovanie použité pri týchto produktoch môže byť dostatočné na zničenie niektorých spór, pričom výrobky sú stabilné pri pokojovej teplote a balia sa do hermeticky uzavretých obalov. Pasterizácia potravín v autoklávoch sa vykonáva pri teplotách v rozmedzí 85 až 105 stupňov Celzia, čo predstavuje podstatne nižšie teploty oproti sterilizačným procesom.

Kyslé produkty môžu obsahovať pevné častice vrátane zeleniny, byliniek, korenia, mäsa alebo syra, pričom pre bezpečnosť a stabilitu je nevyhnutné, aby všetky komponenty produktu dostali špecifikované tepelné spracovanie na základe pH jednotlivých zložiek. Kyslina v týchto výrobkoch pochádza buď z citrónové kyseliny prítomnej v ingredienciách, alebo z pridania octovej, mliečnej či iných kyselín.

Teplota a čas pri pasterizácii

Pasterizácia potravín v autoklávoch vyžaduje presné riadenie teploty a času, aby sa dosiahla požadovaná redukcia cieľových mikroorganizmov. Pre produkty s rôznym pH sa používajú odlišné kombinácie času a teploty. Príkladom tepelných ošetrení pre pasterizované produkty sú nasledujúce procesy: pri maximálnom pH produktu 4,5 je potrebných 96 stupňov Celzia počas 8 minút, pri pH 4,3 sa aplikuje 90 stupňov Celzia po dobu 10 minút a pri pH 3,8 postačuje 75 stupňov Celzia počas 2 minút.

Hodnota pasterizácie označovaná ako P-hodnota predstavuje dĺžku času pri danej teplote potrebnú na dosiahnutie špecifikovanej úrovne deštrukcie mikroorganizmu, ktorého tepelná odolnosť je známa. Tepelná odolnosť mikroorganizmov sa charakterizuje pomocou D a z hodnôt, pričom tepelný proces sa prepočítava na ekvivalent držania produktu pri referenčnej teplote.

Kontrola pH a okysľovanie

Kontrola rovnovážneho pH v receptúre je absolútne nevyhnutná pre chuť a mikrobiologickú stabilitu výrobkov spracovávaných pomocou pasterizácie potravín v autoklávoch. Kyselina predstavuje jeden z dominantných faktorov určujúcich ničivý účinok tepelného procesu a stabilitu hotového produktu. Koncentrácia nedisociovanej kyseliny závisí od pKa slabej kyseliny a pH produktu, preto aj malé zmeny v pH môžu mať výrazný vplyv na stabilitu.

Pre bezpečnosť všetkých kyslých a okysľovaných produktov je minimálnym požiadavkom maximálne rovnovážne pH nižšie ako 4,6 dosiahnuté do 24 hodín od výroby, čím sa zabraňuje rastu Clostridium botulinum. V praxi je pH pravdepodobne nižšie, aby sa predišlo kazeniu produktu. Produkty s pH do 4,3 nevyžadujú úplné okysľovanie častíc pred zohriatím, pričom postačuje dosiahnutie rovnovážneho pH do 24 hodín po dokončení tepelného spracovania.

Cieľové mikroorganizmy

Pasterizácia potravín v autoklávoch musí účinne eliminovať alebo inhibovať špecifické cieľové mikroorganizmy v závislosti od pH produktu. Hlavnými cieľovými organizmami pri konzervácii kyslých a okysľovaných produktov sú sporulujúce baktérie Bacillus coagulans a Clostridium pasteurianum. Bacillus coagulans je tepelne odolnejší než Clostridium pasteurianum a je najdôležitejším cieľovým mikroorganizmom pre produkty v rozmedzí pH 4,1 až menej než 4,6.

Infekčné patogény ako salmonely alebo Listeria monocytogenes musia byť úplne zničené vo finálnom balenom produkte, čo v praxi znamená, že nesmú byť detekovateľné v 25 gramoch produktu. Suma všetkých tepelných alebo iných letálnych ošetrení musí mať účinok ekvivalentný minimálne 2 minútam pri 70 stupňoch Celzia, čo zabezpečuje minimálne 6-logaritmickú redukciu počtu infekčných patogénov.

Charakteristiky produktu a častice

Pri navrhovaní procesu pasterizácie potravín v autoklávoch musí dizajnér produktu zvážiť vplyv zvolenej receptúry na viaceré faktory. Kvapalná fáza absorbuje energiu a následne ju pomaly prenáša do častíc, pričom viskozita produktu, jeho tokové charakteristiky a schopnosť viesť teplo sú určované receptúrou.

Pre efektívne tepelné ošetrenie a okysľovanie je nevyhnutné, aby podmienky uvedené v návrhu boli dosiahnuté v centre všetkých častíc. Kritickými vlastnosťami receptúry, ktoré musia byť špecifikované v návrhu, sú typ častíc, ich veľkosť (maximálna veľkosť častíc by mala byť najlepšie menšia než 10 milimetrov), počiatočná teplota pri spracovaní, hustota a distribúcia v produkte. Častice s pH nad zamýšľané rovnovážne pH, vysokou tlmivou kapacitou pH alebo pomalou rýchlosťou difúzie kyseliny musia byť identifikované v návrhu produktu.

Pasterizácia potravín v autoklávoch sa často uskutočňuje ako in-pack tepelné spracovanie, kde sú produkty balené do tuhých, polotuhých alebo flexibilných obalov, ktoré sa utesňujú na zabránenie rekontraminácii produktu počas uzavretej trvanlivosti. Pre tieto typy produktov je nevyhnutné použitie hermetického uzáveru. Návrh produktu je normálne určený pre uzavreté skladovanie pri teplotách nižších než 35 stupňov Celzia.

Keď je tepelné ošetrenie aplikované v obale vnútri autoklavu, hlavnou funkciou procesov pred balením je zabezpečiť tok produktu s minimálnou teplotou. Ak existuje akýkoľvek ohrevný proces pred balením, môže výrazne znížiť počet mikroorganizmov prítomných v produkte, avšak v centre pozornosti zostáva čas a teplota počas finálneho tepelného procesu v obale.

Systémy kontroly času a teploty

Nedostatočná kontrola času a teploty patrí medzi najbežnejšie príčiny ochorení z potravín alebo kaženia produktov. Pre bezpečnosť a stabilitu kyslých a okysľovaných produktov spracovaných pasterizáciou potravín v autoklávoch sú najdôležitejšími fázami s kontrolou teploty zohrievanie a chladenie. Komerčná prax ukazuje, že kyslinu tolerantné spóry spôsobujúce kazenie týchto produktov môžu zvyčajne rásť v teplotnom rozmedzí 35 až 60 stupňov Celzia, hoci bol zaznamenaný rast až do 75 stupňov Celzia v paradajkových produktoch.

Zohrievanie sa používa na zabíjanie alebo inaktiváciu kyslinu tolerantných spór, zatiaľ čo zohrievanie a chladenie sa využívajú na zníženie schopnosti prežívajúcich spór klíčiť. Systémy kontroly času a teploty by mali pokrývať teploty produktu vo všetkých procesných fázach vrátane miešania, spracovania, plnenia, chladenia a skladovania.

Validácia a testovanie stability

Dizajn akéhokoľvek challenge testu používaného na poskytnutie základu pre posudzovanie správania nebezpečných mikroorganizmov pri pasterizácii potravín v autoklávoch by mal zohľadňovať produktové parametre ako pH, typy a úrovne kyselín, aktivitu vody, ako aj procesné parametre vrátane tepelného ošetrenia, okysľovania častíc a teplôt chladenia a distribúcie.

Odporúča sa inkubovať niekoľko vzoriek pri 30 stupňoch Celzia po dobu 14 až 21 dní a druhú sériu inkubovať pri 40 stupňoch Celzia počas rovnakého obdobia. Ak nie je zaznamenaný mikrobiálny rast ani zmena pH pri 40 stupňoch Celzia, naznačuje to, že produkt je stabilný a testovanie pri 30 stupňoch Celzia poskytne podobné výsledky.

Scheduled proces a špecifikácie

Scheduled proces je definovaný ako formulácia a procesné podmienky zvolené výrobcom a validované ako špecifikácie pre daný produkt, obal a použitie na dosiahnutie mikrobiologickej bezpečnosti a stability pri zachovaní charakteru produktu za rutinných výrobných podmienok. Prvky scheduled procesu pri pasterizácii potravín v autoklávoch zahŕňajú názov produktu, kód, typ a formulačnú referenciu, charakteristiky produktu vrátane typu kyseliny a pH, veľkosť a typ obalu, požiadavky na hygienu obalu, typ systému tepelného spracovania, minimálnu počiatočnú teplotu produktu a ingrediencií počas spracovania, nastavenia autoklavu vrátane krokov, času, teploty a tlaku, špecifické podmienky nahriatie alebo predchladenia a metódu chladenia s časom a teplotou.

Pred výrobou nového alebo výrazne zmeneného produktu alebo procesu musí byť vykonaná revízia HACCP tímom kvôli potenciálnemu dopadu na kvalitu produktu. Dizajnové informácie musia byť dostatočné na napísanie alebo zmenu špecifikácií pre nákup a výrobu.

Meranie a interpretácia pH

Počas dizajnu, validácie alebo v rámci QA schémy produktu spracovávaného pasterizáciou potravín v autoklávoch musí rovnovážne pH vždy zahŕňať samostatné posúdenie pH kvapaliny a pH akýchkoľvek častíc, ktoré obsahuje. Dizajn produktu musí špecifikovať metódy a teploty používané na meranie a kontrolu pH a v prípade potreby na určenie úrovne kyseliny, rýchlosti okysľovania a rovnovážneho pH častíc.

Meranie pH sa musí vykonávať pomocou správne kalibrovanej pH sondy s preukázanou presnosťou plus mínus 0,05 pH jednotiek. Pre nové produkty sa kontroly pH musia vykonávať rutinne na validáciu bezpečnosti produktu. Nie je dostatočné merať celkové pH homogenátu, pretože to neidentifikuje oblasti lokálne vysokého pH, napríklad v častiach.

Požiadavky na balenie a hermetický uzáver

Produkty spracované pasterizáciou potravín v autoklávoch môžu byť vyrábané použitím rôznych technológií, pričom veľmi často zahŕňajú in-pack tepelné spracovanie pasterizácie. Balenie a najmä uzáver musia zabrániť rekontraminácii produktu počas uzavretej trvanlivosti. Pre tieto typy produktov je nevyhnutné použitie hermetického uzáveru.

Formy môžu byť normálne citlivé na teplo a budú eliminované všetkými tepelnými ošetreniami opísanými v procese, ale môžu rásť z oblasti susednej s tesnením naplneného, uzavretého obalu a cez tesnenie do produktu. Preto musia byť plniče navrhnuté a udržiavané tak, aby zabezpečili čisté plnenie a neznečisťovali oblasť tesnenia.

Skladovanie a distribúcia

Pasterizácia potravín v autoklávoch zabezpečuje, že hotové produkty sú stabilné pri pokojovej teplote a skladované v hermeticky uzavretých obaloch majú krátku otvorenú trvanlivosť, zvyčajne špecifikovanú ako 3 až 5 dní pod chladením. Nie je požiadavka, aby zloženie produktu zabránilo rastu kontaminantov po otvorení balenia.

Celkový dizajn produktu a procesu určí teplotné limity pre distribúciu finálneho produktu, pričom tieto dizajny sú vhodné pre teploty do približne 30 stupňov Celzia. Možnosť prítomnosti termofilných acidurických spór vo finálnom produkte by mala byť zvážená pri zmene marketingových oblastí pre zavedené produkty, najmä ak sú tropické alebo horúce oblasti zahrnuté po prvýkrát. Existuje zvýšené riziko kaženia pri teplotách vyšších než približne 35 stupňov Celzia a oveľa väčšie riziko pri teplotách presahujúcich 45 stupňov Celzia.