Pasteurisering af fødevarer i autoklaver er en essentiel konserveringsmetode, der anvendes til behandling af sure og syrnede produkter, som opbevares ved stuetemperatur. Denne proces bygger på en kombination af varmebehandling og kontrolleret syreniveau, udtrykt som pH-værdi, for at eliminere alle vegetative mikrobielle celler og samtidig hæmme bakterielle sporer. Den termiske behandling, der anvendes ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver, kan være tilstrækkelig til at ødelægge visse typer sporer, hvilket sikrer mikrobiologisk stabilitet i det forseglede produkt.​

Produkter behandlet gennem pasteurisering af fødevarer i autoklaver er stabile ved omgivelsestemperatur og pakkes i hermetisk forseglede beholdere, der forhindrer rekontaminering under den lukkede holdbarhedsperiode. Efter åbning har disse produkter typisk en kort holdbarhed på tre til fem dage, når de opbevares under køling. Den korte åbne holdbarhed betyder, at produktsammensætningen ikke nødvendigvis behøver at forhindre vækst af kontaminanter efter åbning af emballagen.​

Produktkarakteristika og ingredienser i pasteurisering af fødevarer i autoklaver

Pasteurisering af fødevarer i autoklaver anvendes til produkter, der kan indeholde partikler som grøntsager, der kan være frosne, friske eller steriliserede, samt urter, krydderier, kød eller ost. For at garantere sikkerhed og stabilitet er det afgørende, at alle produktkomponenter modtager den specificerede varmebehandling baseret på komponenternes pH-værdi. Syreindholdet i disse produkter stammer enten fra citronsyre, der naturligt findes i ingredienser som tomater, eller fra tilsætning af eddikesyre, mælkesyre eller andre organiske syrer.​

Ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver produceres produkterne ved hjælp af forskellige teknologier, der meget ofte involverer termisk behandling direkte i emballagen. Emballagen kan være stiv, semi-stiv eller fleksibel, og den forsegles for at forhindre produktrekontaminering i løbet af den lukkede holdbarhedsperiode. Det er essentielt at anvende en hermetisk forseglingsteknologi ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver. Produktdesignet er normalt beregnet til lukket opbevaring ved temperaturer under 35 grader Celsius.​

pH-kontrol og forsuring i pasteurisering af fødevarer i autoklaver

Krav om maksimal ligevægts-pH i produktet inden for 24 timer efter fremstilling er afgørende ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver. Denne hurtige forsyringsrate og lave ligevægts-pH er nødvendig for at forhindre vækst af Clostridium botulinum. Når et produkts konserveringssystem ikke kan forhindre denne organismes vækst, skal det behandles som en lavtsyreholdig fødevare, og sikker stabilitet ved omgivelsestemperatur vil afhænge af sterilisering med minimum F-nul-værdi på tre, eller et andet lige så effektivt konserveringssystem såsom reduceret vandaktivitet.​

Pålidelige moderne produktions-, emballerings-, distributions- og opbevaringsteknikker forstærker yderligere disse fødevareprodukters sundhedsmæssige kvaliteter. For at producenter kan opfylde de generelle intentioner og specifikke krav i deres handelsspécifikationer og gældende fødevaresikkerhedslovgivning, skal de etablere dokumenterede standarder for god fremstillingspraksis. Dette demonstrerer og giver synlighed til effektiv proceskontrol af operatører og ledelse ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver.​

Mikrobiologiske principper ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver

Kontrollen af interagerende mikrobiologiske og tekniske faktorer under fremstilling, baseret på korrekt proces- og produktdesign, sikrer mikrobiologisk sikkerhed og stabilitet ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver. Konserveringsprincipperne for engangsprodukter med sure og syrnede fødevarer omfatter en ligevægts-pH under 4,6, typisk i intervallet 3,8 til 4,3. Over pH 4,1 kræves en minimumskoncentration af den specificerede organiske syre og maksimal ligevægts-pH inden for 24 timer efter behandling.​

Ved pH-værdier over 4,3 skal alle ingredienser være pH-ækvilibrerede før opvarmning ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver, medmindre der foreligger tilstrækkelig dokumentation for stabilitet, når maksimal ligevægts-pH opnås inden for 24 timer. Formuleringen skal sikre, at engangsprodukter er sikre og stabile i en kort åben holdbarhed på cirka tre dage under køleforhold, mens produkter til gentagen brug skal have pålidelig stabilitet under specificerede anvendelsesbetingelser.​

Målmikroorganismer og sikkerhedskrav ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver

Et vigtigt indledende trin i produkt- og procesdesign til pasteurisering af fødevarer i autoklaver er identifikation af realistiske målmikroorganismer, så deres kontrolmetoder eller elimination kan opnås inden for de grænser, som produktets sensoriske karakteristika og det tilgængelige udstyr fastsætter. Antallet og typerne, der skal kontrolleres af designet, vil afhænge af de anvendte råvarer, produktkarakteren, forarbejdningsbetingelserne samt anvendelses- og opbevaringsbetingelser.​

Alle sure og syrnede produkter fremstilles ved hjælp af lave varmeprocesser i området 85 til 105 grader Celsius, hvilket betyder de ikke er steriliserede, og de skal have en pH-værdi under 4,6, hvilket er under den minimale vækst-pH for patogene sporedannere som Clostridium botulinum og patogene baciller. Fordi produkterne sælges som spiseklare, skal minimumsvarmebehandlinger sikre, at de er fri for infektiøse og vegetative patogener efter behandling ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver.​

Varmebehandlingsparametre i pasteurisering af fødevarer i autoklaver

Infektiøse patogener såsom salmonella og Listeria monocytogenes skal være ødelagt i alle syrnede produkter inden salg ved hjælp af pasteurisering af fødevarer i autoklaver. Disse mikroorganismer kan desuden have brug for at blive hæmmet af produktet i overensstemmelse med anvendelsesbetingelserne. Toksinproducerende organismer som Clostridium botulinum, Staphylococcus aureus og toksinproducerende baciller skal hæmmes i alle produkter. For sikkerhed skal opskrifter og procesbetingelser ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver baseres på det værst tænkelige scenarie, der kan forekomme i praksis.​

De minimale krav til mikrobiologisk sikkerhed ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver omfatter maksimal ligevægts-pH på mindre end 4,6 inden for 24 timer efter fremstilling for at forhindre vækst af Clostridium botulinum. Infektiøse patogener må ikke være til stede i det endelige pakkede produkt, hvilket i praksis betyder, at de ikke må kunne påvises i 25 gram produkt. Summen af alle varmebehandlinger eller andre dødelige behandlinger skal have en effekt svarende til mindst to minutter ved 70 grader Celsius, hvilket svarer til en minimum seks-logaritmisk reduktion i antallet af infektiøse patogener.​

Sporedannere og stabilitetskrav ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver

Sure og syrnede produkter kan blive ødelagt i deres lukkede holdbarhedsperiode på grund af vækst af mikroorganismer, der overlever varmeprocessen som sporer, eller syreresistente kontaminanter, der tilføjes eller får adgang til produktet efter opvarmning og pakkelukning. Processer og opskrifter ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver bør designes til at levere stabile produkter, når kontaminanterne er typiske syre- og varmetolerante klostridier og baciller.​

Bacillus coagulans og Bacillus licheniformis samt de syretolerante klostridier er blevet anvendt som referencesporer ved generering af designbetingelser til pasteurisering af fødevarer i autoklaver. Bacillus coagulans forårsager flad-sur fordærvelse uden gasdannelse, og dens minimale pH for vækst under optimale forhold er 3,8, men i praksis vokser den ikke i sure produkter under omkring 4,1 til 4,2. Den er varmeresistent og spirer samt vokser bedre ved opbevaringstemperaturer på 30 til 50 grader Celsius.​

Clostridium pasteurianum kan vokse ned til pH 3,7 og forårsager fordærvelsesproblemer ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver. Heldigvis er den mere varmefølsom end bacillerne, og minimumsvarmebehandlinger ved 90 grader Celsius er baseret på dens D-værdi, der udgør 1,6 minutter ved 90 grader. Termiske processer, der kræves for at give et seks-logaritmisk fald i pH-intervallet 4,1 til under 4,6, er ti minutter ved 93,3 grader Celsius eller seks minutter ved 100 grader Celsius ved en pH på 4,6.

Det underliggende konserveringsprincip for sure og syrnede produkter ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver bygger på kombinationen af lav pH, koncentration af udissocieret syre og varmeproces, både for den flydende fødevare og eventuelle faste stoffer, den indeholder. Varmeprocessen skal sikre, at fødevareproduktet er fri for sporer, der kan udvikle sig og forårsage fordærvelse under opbevaring. Produktformulering skal forhindre udvikling af mikroorganismer, der overlever varmeprocessen ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver.​

Processer ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver skal være baseret på videnskabelige principper for at give et sikkert procesdesign. Produkt- og procesdesignarbejde før fremstilling af et nyt eller ændret produkt skal producere information, der beskriver de typiske elementer i en planlagt proces. En planlagt proces defineres som de formulerings- og forarbejdningsbetingelser, der vælges af producenten og valideres som specifikationer for et givet produkt, pakning og anvendelse for at opnå mikrobiologisk sikkerhed og stabilitet samt bevare produktkarakteren under rutinemæssige fremstillingsbetingelser.​

Kritiske kontrolpunkter i pasteurisering af fødevarer i autoklaver

Elementer af den planlagte proces ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver omfatter produktnavn, kode, type og formuleringsreference samt produktkarakteristika, herunder syretype og pH, produktets flowkarakteristika, maksimal partikelstørrelse og mængde. Beholderstørrelse, type og fyldvægt med tolerance og lukning skal specificeres, ligesom beholderens hovedrumvolumen og vakuum, hvis relevant. Krav til beholderhygiejne, rengøring og desinfektion skal defineres, hvis det er relevant.​

Type af varmebehandlingssystem eller systemer anvendt ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver skal angives sammen med minimum indledende produkt- og ingredienstemperatur under forarbejdning. Foropvarmnings- eller forproces-holdetider, både minimum og maksimum, skal fastlægges, sammen med autoklave-indstillinger for trin, tid, temperatur og tryk. Specifikke opvarmnings- eller forkølingsbetingelser skal angives, hvor det er relevant, ligesom specifikke transportørhastigheder eller målrettede opholdstider. Afkølingsmetode og dens tid og temperatur skal defineres, samt påkrævet maksimal produktopbevaringstemperatur.​

Produktionsoperationer og termisk behandling ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver

Produktdesigneren skal overveje virkningen af den valgte opskrift på følgende faktorer ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver. Kontrol af syreniveau og ligevægts-pH i enhver opskrift er essentiel for smag og mikrobiologisk stabilitet. Syre er en af de dominerende faktorer, der bestemmer den dræbende effekt af varmeprocessen og stabiliteten af det færdige produkt. Bidragende faktorer er tilsat syre, fødevareproduktets indledende pH før opvarmning og pH under opvarmning, ligevægts-pH samt niveauet af udissocieret syre, der forbliver i det færdige produkt efter opvarmning.​

Valg af syrningsmidler ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver vil afhænge af en række faktorer, herunder smag, omkostninger, fysisk form og effektivitet ved opnåelse af den påkrævede pH-reduktion. De kan tilsættes et fødevareprodukt på en række forskellige måder, som hovedingredienser såsom tomat, med blancheringsvand eller ved inkorporering af syre eller eddike i blandingen før påfyldning eller ved tilsætning til individuelle beholdere. Når der udvikles nye produkter eller reformuleres eksisterende produkter ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver, skal eventuelle ændringer i formuleringen, der sandsynligvis påvirker syresammensætningen, noteres.​

Flydende fase og partikler i pasteurisering af fødevarer i autoklaver

Den flydende fase ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver kan være partikelfri eller kan indeholde store eller små partikler. Den vil have flowkarakteristika og en viskositet bestemt af fortykkelsesmidler og andre inklusioner, udover temperatur og andre påvirkninger involveret i dens bevægelse gennem blandings- og opvarmningssystemet. Væsken absorberer energien og overfører derefter energien langsommere til partiklerne. Produktets viskositet, dets flowkarakteristika og evne til at lede varme plus varmegennemtrængningskarakteristikaene for eventuelle suspenderede partikler dikteres af opskriften.​

For at varmebehandlinger og forsuring skal være effektive ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver, skal de betingelser, der er angivet i designet, opnås i centrum af alle partikler. Derfor skal følgende kritiske opskriftstræk specificeres i et design og danne grundlaget for den planlagte proces. Partikler med en pH over den tilsigtede ligevægts-pH, en høj pH-bufferkapacitet eller en langsom syrediffusionshastighed skal identificeres af produktdesignet, fordi de muligvis ikke forsurer til pH under 4,4 inden for 24 timer.​

P-værdi koncept i pasteurisering af fødevarer i autoklaver

Pasteuriseringsværdien eller P-værdien ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver er længden af tid ved en given temperatur, for eksempel 93,3 grader Celsius, der kræves for at opnå et specificeret niveau af destruktion af en mikroorganisme, hvis varmeresistenskarakteristika er kendt. Varmeresistensen af en mikroorganisme karakteriseres ved D- og z-værdier. En termisk proces med P-værdi ved 93,3 grader på ti minutter betyder, at fødevareproduktet modtager termisk behandling, og destruktion af en mikroorganisme finder sted, hvilket svarer til at holde fødevaren ved 93,3 grader Celsius i ti minutter.​

Temperatur og tid angivet ovenfor ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver refererer til temperaturen opnået inde i produktpakningen og er ikke temperaturen i autoklavekammeret. Mange temperaturlogger-leverandører leverer software, der automatisk beregner P-værdien baseret på temperaturer registreret af datalogger. Beskrivelse af pasteurisering med P-værdi er lidt mere kompleks end beskrivelse af sterilisering med F-værdi.​

Forskelle mellem pasteurisering og sterilisering i autoklaver

I tilfælde af sterilisering udføres processerne typisk i et interval på cirka 120 til 125 grader Celsius, og i konceptet med F-værdi omregnes alle varmebehandlinger leveret til produktet for at udtrykke varmebehandlingen, som den ville finde sted ved temperaturen 121,1 grader Celsius. Den største fødevaresikkerhedsmæssige bekymring er faktisk kun Clostridium botulinum-sporer, og z-værdien for Clostridium botulinum er ti.​

I modsætning hertil ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver kan målmikroorganismerne, der skal dræbes, have ganske forskellig termisk resistens, og på grund af dette faktum udføres processerne i et bredere temperaturinterval på cirka 60 til 115 grader Celsius. I konceptet med P-værdi omregnes alle varmebehandlinger leveret til produktet for at udtrykke varmebehandlingen, som den ville finde sted ved temperaturen 70 grader Celsius, hvis målmikroorganismen er Listeria monocytogenes, eller 93,3 grader Celsius, hvis målmikroorganismerne er smørsyreanaerober.​

Z-værdi og referencetemperatur i pasteurisering af fødevarer i autoklaver

De tre parametre anvendt i P-værdien ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver defineres som følger. Z-værdien er temperaturændringen i Celsius-skalaen, som resulterer i en tifoldig stigning eller fald i D-værdien, som er den tid, der kræves for at ødelægge 90 procent eller opnå en logaritmisk reduktion af sporerne eller de vegetative celler. Hver z-værdi er relevant for mikroorganismen eller gruppen af mikroorganismer, der bekymrer producenten i det fødevareprodukt, der evalueres. Z-værdien vil ændre sig med typen af mikroorganisme, for eksempel vegetative celler med fem til otte grader Celsius eller sporer med otte til tolv grader Celsius.​

Referencetemperaturen ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver er den måltemperatur, der skal opnås ved det langsomst opvarmende punkt i produktet og derefter holdes i procestiden. Det er muligt at opnå temperatur- og tidskombinationen, for eksempel 70 grader Celsius i to minutter, ved at opnå den tilsvarende proces ved at holde ved lavere temperaturer i længere tid før slutningen af opvarmningsstadiet. Referencetemperaturen er også den, der anvendes til de mikrobielle inaktiveringsstudier. Procestiden er den tid, der kræves ved referencetemperaturen eller tilsvarende for at opnå det påkrævede antal logaritmiske reduktioner af målmikroorganismen.​

Temperatur- og tidskontrol i pasteurisering af fødevarer i autoklaver

Utilstrækkelig tidtemperaturkontrol af fødevarer er en af de mest almindelige årsager til fødevarebårne sygdomme eller fødevarefordærvelse. For sikkerheden og stabiliteten af sure og syrnede produkter ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver er de vigtigste temperaturkontrollerede stadier opvarmning og afkøling. Kommerciel praksis viser, at de syretolerante sporer, der forårsager fordærvelse af disse produkter, normalt kan vokse inden for temperaturintervallet 35 til 60 grader Celsius, men vækst op til 75 grader Celsius er blevet rapporteret i tomatprodukter.​

Opvarmning ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver anvendes til enten at dræbe eller at inaktivere syretolerante sporer, mens opvarmning og afkøling anvendes til at reducere overlevernes evne til at udvikle sig. For at forhindre fordærvelse af råvarerne under forarbejdning, for eksempel syrning af paste, er der en række muligheder, herunder lav temperatur og korte holdetider, god hygiejne og varm forarbejdning. Mikroorganismerne, især lactobaciller, der kan forårsage syrning, kan vokse over intervallet fem til 55 grader Celsius.​

Prøvetagning og test af mikrobiologisk stabilitet i pasteurisering af fødevarer i autoklaver

For produkter opvarmet i pakningen ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver, hvor målorganismen dræbes af varmeprocessen ved ligevægts-pH-værdier på 4,3 til under 4,6, eller inaktiveres af en veldefineret varmeproces i kombination med produktformuleringen ved ligevægts-pH-værdier under 4,3, er der ingen grund til rutinemæssigt at kontrollere den mikrobiologiske status af det endelige produkt ved inkubation og test. Målmikroorganismerne og midlerne til at sikre stabilitet vil blive defineret af produktets ligevægts-pH og dets distributions- og opbevaringstemperatur.​

For alle disse produkter behandlet ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver er varmeprocesserne tilstrækkelige til at sikre, at de er fri for infektiøse patogener. Derfor er der ingen grund til rutinemæssig mikrobiologisk test af produktet, når det kan påvises, at den påkrævede varmeproces er blevet leveret til produktet og pakningen. En kontrol af kvalitetssikringsdata om varmebehandling, herunder normalt minimum påfyldningstemperatur samt tid og temperatur i tunnelpasteurisatoren, produktsammensætning, især pH samt syretype og koncentration, hvis relevant, og pakkeintegritet, hvor det er relevant, vil være tilstrækkelig til at frigive produktet.​

Stabilitetstest til trendanalyse ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver

For produkter med en pH mellem 4,1 og 4,6 behandlet ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver er målorganismen, der skal kontrolleres, ofte Bacillus coagulans, mens Clostridium pasteurianum normalt vil blive ødelagt af de anvendte varmeprocesser. Hvis Bacillus coagulans, som er mere varmeresistent, elimineres ved en alvorlig varmeproces, er der ingen grund til prøvetagning og test. Når målet med produktsammensætningen og varmeprocessen ved pasteurisering af fødevarer i autoklaver er at levere et produkt, der er stabilt under alle temperaturbetingelser, anbefales det at kontrollere stabiliteten ved temperaturer, der er optimale for Bacillus coagulans, det vil sige i to til tre uger ved 37 til 42 grader Celsius.​

Det anbefales at inkubere nogle få prøver ved 30 grader Celsius i 14 til 21 dage og at inkubere et andet sæt ved 40 grader Celsius i samme periode efter pasteurisering af fødevarer i autoklaver. Hverken mikrobiel vækst eller pH-ændring ved 40 grader Celsius indikerer, at produktet er stabilt, og test ved 30 grader Celsius vil give lignende resultater. Baseret på denne information og de sandsynlige opbevaringstemperaturer, som produktet skal opfylde, kan varmeprocessen holdes den samme, eller en reduktion kan overvejes, når høje miljøtemperaturer ikke eksisterer.