A hőkezeléses tartósítás célja, hogy a termékeket kereskedelmileg sterillé tegye, a termékekben maximum 102 – 103 db/g vegetáló mikroorganizmus legyen. A hőkezeléses tartósítás lényege, hogy az élelmiszert nagy sebességgel magas hő-mérsékletre felmelegítik, meghatározott ideig hőntartják, majd gyorsan lehűtik. E kezelés a mikroorganizmusokra nézve csaknem teljes mértékben pusztító hatású.
A hőkezelés szükséges idejét a termék kiindulási élőcsíraszáma határozza meg. A leghőtűrőbb baktériumok spórái kellő biztonsággal 100 °C feletti hőkezeléssel pusztíthatók el.
A gyakorlatban a termék összetételét, (elsősorban a pH-ját), a konzervedény alakját, méretét, a tárolás várható hőmérsékletét is figyelembe veszik.
A hőkezelési módok a következők:
Pasztőrözés: vegetatív mikroorganizmusok még maradnak az élelmiszerben, de az élelmiszer beltartalmi jellemzői (pl.: alacsony pH) miatt már nem képe-sek szaporodni
Sterilizálás: az élelmiszerekben lévő valamennyi mikroorganizmust elpusztítják.
A konzervekre a gyakorlatilag steril kifejezést használják, ami azt jelenti, hogy a minőség-megőrzési idő végéig nem mutatható ki az élelmiszerben élő mikroorganizmus.
Kapcsolódó fogalmak:
Hőpusztulási idő (HPI): az az idő, ami ahhoz szükséges, hogy meghatározott számú mikroorganizmus adott hőmérsékleten elpusztuljon.
D érték: az az időtartam, ami ahhoz szükséges, hogy a mikroorganizmusok 90%-át egy bizonyos hőmérsékleten elpusztítsák (tizedelési idő).
z érték: azt a hőmérsékletemelkedést fejezi ki, ami ahhoz szükséges, hogy a mik-roorganizmusok tizedére csökkentési idejét 90%-kal, vagyis egy nagyság-renddel csökkentsék.
F érték: Valamely mikróba hőpusztulásának hőmérsékletfüggését a z érték mel-lett az F értékkel is jellemzik (lásd: előző gyakorlat). Az F érték megadja, hogy adott hőkezelési folyamat hány percig tartó 121,1 °C-os hőkezeléssel egyenértékű.
Az F érték ismeretében valamely mikroorganizmusra vonatkozóan a szükséges t pusztulási idő tetszőleges T hőmérsékleten az alábbi képlet segítségével számít-ható ki:
log(t/F)=(1/z)(121,1-T)
Az F értékből származtatható az úgynevezett relatív pusztulási sebesség (RPS), amely azt fejezi ki, hogy az adott mikróba pusztulási sebessége valamely
tetsző-leges T hőmérsékleten hányszorosa, vagy hányad része a 121,1 °C-on mérhető sebességnek (z = 10 °C).
e T
RPS = 8 ⋅ 10 − 13 ⋅ 0 , 2303 ⋅
A hőkezelés minden esetben egy felmelegítési, egy hőntartási és egy lehűtési szakaszból állnak. Ezért megkülönböztetik az Fo értéket, ami kifejezi, hogy a változó hőmérsékletű hőkezelés alatt a mikroorganizmust annyi pusztító hőeffektus érte, mintha a kezelést izotermikusan 121,1 °C-on végezték volna.
A sterilizálást autoklávokkal lehet megvalósítani. Az autoklávok típusai:
Álló autoklávok: szakaszos üzemű berendezések. Az autokláv hermetikusan zár-ható, a hőátadó közeg (víz) fűtése perforált csőkígyón keresztül történik.
Egyszerre kis mennyiségű termék hőkezelésére használják. Energia igénye magas (1. ábra). Az autoklávok működése közben kialakult nyomás- és hő-mérsékletváltozásokat a 2. ábra mutatja be.
Fekvőkosaras autoklávok: Az álló autoklávoktól elrendezésében különbözik.
Folyamatos üzemű autoklávok: több szakaszos autokláv összekötése révén oldják meg a folyamatos üzemmódot. Egyidejűleg nagy mennyiségű termék hőke-zelését végzi el. A folyamat teljesen automatizálható, kezelést nem igényel.
Hőmérséklet-, és nyomásváltozás az autoklávban merev zárás esetén (konzerv-doboz esetén) 1: Autoklávban uralkodó hőmérséklet, 2: Edényzetben uralkodó hőmérséklet, 3: Autoklávban uralkodó nyomás, 4: Edényzetben uralkodó nyomás A hőkezelést bonyolítja, hogy a termék nem melegszik fel egyik pillanatról a másikra a kívánt hőmérsékletre. A hő diffúziójához idő kell. A termék közép-pontjába később melegszik fel Az a pont, ami a hőkezelés során a legutoljára éri el a kívánt hőmérsékletet a termék hidegpontja. Hőkezelés során ennek a pontnak a felmelegedéséhez szükséges időhatározza meg a hőkezelés időtartamát. A hi-degpont a szabályos testek esetében a test geometriai középpontja. Nem szabá-lyos testek esetén a meghatározása összetett feladat.
A hidegponton mért hőmérsékletet maghőmérsékletnek nevezik, mérése leg-egyszerűbben maghőmérővel történik.
Az élelmiszerek hőterhelését különböző időegyenértékekkel fejezik ki (lásd mik-robiológia). A leggyakrabban az un. F0 értéket használják, amely megadja, hogy adott hőkezelési folyamat, hány percig tartó 121,1 °C –os hőkezeléssel egyenér-tékű. A z érték a pusztulási idő egy tizedére csökkentéséhez szükséges idő. A mikrobák z értékei 5 – 20 közöttiek, de bizonyos spóráknál ennél nagyobb is lehet.
A maghőmérséklet változása és a z érték ismeretében az F0 érték meghatározha-tó.
A munkavégzés menete
A hőkezelést egy Vaposteri/P típusú szakaszos üzemű autoklávval végezzük. A kezelés során konzervet (vadhúsos kutyakonzerv) sterilizálunk, 120 °C-os hő-mérsékleten 3 percig. A maghőmérsékletet egy Ebro EBI-125A típusú (75 mm) maghőmérővel folyamatosan mérjük, majd az adatokat számítógép segítségével kiértékeljük.
A mérés menete
Az autokláv felépítésének és üzemeltetésének megismerése.
A konzervdobozba (a fedelével ellentétes oldalon, középen) beleszúrjuk a mag-hőmérőt, és behelyezzük az autoklávba. A konzervdobozon kívüli hőmérséklet mérése érdekében egy Ebro EBI-b 125A hőmérőt is beteszünk az autoklávba.
Az autokláv bekapcsolása: A készülékbe beprogramozzuk a kívánt kezelési pa-ramétereket: hőmérséklet: 120 °C, hőntartási idő: 3 perc. A programozás során a 2. programhelyet használjuk.
A program indítása. A mérés alatt az alábbi táblázatba 30 másodpercenként rög-zítjük az autokláv által kijelzett nyomás és hőmérsékletváltozásokat, valamint a futó programot.
A program leállás után a forró konzervdobozt hideg vízbe tesszük.
CSAK A DOBOZ LEHŰLÉSE UTÁN HÚZZUK KI A MAGHŐMÉRŐT, el-lenkező esetben a hirtelen nyomásváltozás hatására a konzervben keletkező gőz kilöki a forró anyagot.
A hőmérők által rögzített hőmérsékleti értékeket, illetve a leolvasott nyomás és hőmérsékletértékeket a számítógép segítségével diagramban ábrázoljuk. A diag-ramon leolvasható a kívánt hőmérséklet eléréséhez szükséges idő, az autokláv belsejében, illetve a konzerv belsejében kialakuló hőmérsékletértékek.
Gyakorlat menete:
Az előző gyakorlaton mért értékek alapján meghatározzuk az Fo értéket.
Az Ebro adatgyűjtő által rögzített hőmérsékletadatokból felvesszük az élelmiszer (kutyakonzerv) maghőmérséklet – idő grafikonját. A kezelés kezdetétől eltelt idő függvényében ábrázoljuk az adott időponthoz tartozó hőmérséklet értékeket.
Az Ebi Winlog 2000 segítségével az adatokat egy Excel file-ba másoljuk.
A 2. egyenlet felhasználásával kiszámoljuk az adott hőmérsékleti értékekhez tartozó RPS értékeket.
Felvesszük a RPS – kezelési idő grafikont és a görbe alatti terület kiszámításával meghatározzuk az Fo értéket.