Inleiding

In de voedselproductie blijven productveiligheid en houdbaarheid de belangrijkste doelen in de industrie. De belangrijkste tegenstander hierbij is de microbiële activiteit, die leidt tot bederf en gevaarlijk is voor de gezondheid van de consument. Thermische verwerking is sinds de uitvinding ervan door de Franse scheikundige Louis Pasteur in de 19e eeuw de meest gebruikelijke en consequente controlemaatregel bij microbiële bestrijding. Op dit gebied zijn er twee belangrijke processen, pasteurisatie en sterilisatie, die verschillend zijn maar gemakkelijk met elkaar verward kunnen worden.

De keuze voor een thermische verwerkingsmethode is niet willekeurig; het is een beslissing met verstrekkende gevolgen voor de veiligheid, sensorische en voedingswaarde en commerciële haalbaarheid van een product. Deze beslissing bepaalt de logistiek van opslag en distributie, de verpakkingsbehoeften en uiteindelijk de ervaring van de consument. Dit artikel biedt een methodische verkenning van pasteurisatie en sterilisatie, beginnend met de basisprincipes en overgaand tot een vergelijking van de operationele variabelen en de impact van de twee processen. We onderzoeken hoe ze in de industrie worden gebruikt, bieden een structuur om te helpen bij de proceskeuze en leggen uit waarom apparatuur een essentiële rol speelt bij het garanderen van consistente en veilige productieresultaten.

Een inleiding tot pasteurisatie en sterilisatie

Voedselbederf is een direct gevolg van de aanwezigheid en groei van micro-organismen zoals bacteriën, gist en schimmels. Deze organismen katalyseren, samen met enzymatische activiteit op de voedselbronnen zelf, ontbindingsreacties die de textuur, smaak, het aroma en het uiterlijk veranderen, waardoor het product onbruikbaar wordt. Bovendien kunnen sommige pathogene micro-organismen, waaronder Clostridium botulinum, Salmonella en Listeria monocytogenes, ernstige ziektes veroorzaken als ze niet succesvol worden verwijderd.

Warmtebehandeling is een belangrijke conserveringsmethode omdat hierbij thermische energie wordt gebruikt om vitale proteïnen en enzymen in een micro-organisme te vernietigen, waardoor ze tijdens het proces afsterven. De mate van microbiële reductie is afhankelijk van de intensiteit van de gebruikte warmte, gemeten aan de hand van de temperatuur en de tijdsduur. Sterilisatie en pasteurisatie gaan hier in verschillende richtingen.

Pasteurisatie Een relatief milde hittebehandeling, meestal bij temperaturen onder 100 °C (212 °F). Het belangrijkste doel is om pathogene bacteriën, of ziekteveroorzakende micro-organismen, te doden zodat een product veilig kan worden geconsumeerd. Het vermindert ook het aantal bedorven organismen en verlengt zo de houdbaarheid van het product bij gekoelde temperaturen. Toch is pasteurisatie niet bedoeld om elk microbieel organisme te doden; hittebestendige bacteriën en bacteriesporen overleven de behandeling.

Sterilisatie, is op zijn beurt een behandeling met hoge hitte gericht op het doden van alle micro-organismen (zowel vegetatieve cellen als zeer resistente bacteriële sporen). Het maakt meestal gebruik van vochtige warmte, druk en hitte om het product in een gesloten vat te verhitten tot temperaturen die aanzienlijk boven de 100 o C liggen, ongeveer 121 o C (250 o F). Het resulterende product is commercieel steriel, dat wil zeggen dat het geen levensvatbare organismen bevat die zich kunnen ontwikkelen tijdens opslag bij normale temperaturen, waardoor het lang houdbaar is bij omgevingstemperaturen.

Pasteurisatie vs. Sterilisatie: Belangrijkste verschillen

De twee processen zijn echter verschillend in hun gebruik en de resultaten zijn significant, ook al gaan ze beide gepaard met het gebruik van warmte. Dit onderscheid is belangrijk voor elke voedselproducent. De vergelijking van de belangrijkste kenmerken van beide benaderingen is te vinden in de volgende grafiek.

De kwaliteitsafweging: sterilisatie vs. pasteurisatie

De beslissing om te pasteuriseren of steriliseren heeft een directe en kwantificeerbare invloed op de sensorische eigenschappen van het eindproduct, waaronder de smaak, textuur, kleur en het aroma. De intensiteit en duur van de toegepaste warmte zijn recht evenredig met deze veranderingen.

Bij producten die gepasteuriseerd worden, zijn de veranderingen vrij klein. Bij melk bijvoorbeeld, houdt een van de meest voorkomende vormen van pasteurisatie, het High-Temperature Short-Time (HTST) proces, in dat de vloeistof extreem kort wordt verhit en vervolgens snel wordt afgekoeld. Zo'n snelle en hoge warmteoverdracht wordt meestal bereikt door het gebruik van platen- of buizenwarmtewisselaars. Het is een effectieve manier om ziekteverwekkers te doden en toch de door consumenten gewenste frisse romige smaak te behouden. Delicate smaakverbindingen worden voornamelijk behouden en dit kan worden gemeten aan de hand van parameters zoals po waarden (pasteurisatie eenheden), een belangrijk aspect van premium producten waar sensorische kwaliteit een nog hogere prijs heeft.

Sterilisatie oefent een aanzienlijk hogere warmtebelasting uit op het product, wat een cascade van chemische en fysische reacties teweegbrengt en de voedingswaarde van het voedsel beïnvloedt. Een belangrijke factor is de Maillardreactie, de chemische reactie tussen aminozuren en reducerende suikers. Deze reactie is wenselijk in sommige producten zoals soepen, stoofschotels en vleessauzen in blik, die rijker en dieper gekleurd worden en complexer en hartiger smaken. In andere producten is het echter schadelijk. Zo resulteert het gebruik van hoge temperaturen in gesteriliseerde melk (UHT-melk) in een karakteristieke gekarameliseerde smaak en een donkerdere kleur dan de gepasteuriseerde versie, wat een direct gevolg is van de reacties bij hoge temperaturen.

Het heeft ook een grote invloed op de textuur. Sterilisatie, waarbij sprake is van hoge temperaturen en druk, kan ervoor zorgen dat pectines in groenten en fruit uiteenvallen en eiwitten in vlees denatureren, wat resulteert in een veel zachtere textuur, soms papperig. Dit is te zien bij ingeblikte groenten zoals sperziebonen of wortelen, die duidelijk zachter zijn in vergelijking met verse of diepgevroren groenten. Dit is een typisch en aanvaardbaar kenmerk van ingeblikt voedsel, maar het zou geen wenselijk kenmerk zijn van een product dat als vers wordt geëtiketteerd.

Veelvoorkomende toepassingen in de voedingsmiddelenindustrie

De praktische toepassingen van de twee processen zijn waarschijnlijk de beste manier om het theoretische verschil tussen beide in de hele voedingsmiddelenindustrie te begrijpen. De methode van keuze hangt af van de aard van het voedsel, de doelmarkt en de distributieketen.

Pasteurisatie in actie

Pasteurisatie is gebruikelijk bij producten die gepasteuriseerd zijn en verkocht worden in een gekoelde distributieketen, die na een relatief korte periode opgegeten worden.

• Zuivelproducten: In de detailhandel worden de meeste verse melk en een groot aantal andere zuivelproducten gepasteuriseerd (meestal door HTST) als veiligheidsmaatregel zonder de verse smaak aan te tasten.
• Vruchtensappen: De beste sappen, niet uit concentraat, worden meestal verkocht in de koeling en zijn vaak gepasteuriseerd om hun delicate smaken en heldere kleuren vast te houden.
• Bier en wijn: Pasteurisatie stopt de activiteit van gist en doodt bederfveroorzakende micro-organismen, waardoor het eindproduct stabiliseert en in sommige gevallen niet meer gefilterd hoeft te worden.
• Vloeibare eieren: Ze worden aangeboden aan consumenten en foodservice en zijn gepasteuriseerd om de mogelijkheid van Salmonella te verwijderen.

Sterilisatie in actie

Conserven en houdbare voedingsmiddelen zijn gebaseerd op sterilisatie, waarbij producten lange tijd zonder koeling kunnen worden bewaard.

• Groente- en fruitconserven: Dit is de basis van de meeste conventionele conserven. Maïs, erwten en perziken worden ingeblikt of in glazen potten gedaan en gesteriliseerd zodat ze veilig en stabiel in de voorraadkast staan.
• Vlees en vis in blik: Tonijn, zalm, kip en andere soorten vleesproducten worden gesteriliseerd in blik en leveren zo een bron van houdbare eiwitten.
• Kant-en-klare maaltijden en soepen: Er is een grote variëteit aan soepen, chili's en kant-en-klare maaltijden die gesteriliseerd zijn in blik of retorteerbare zakjes om ze handig te maken voor de consument.
• Dierenvoeding: Natte en droge dierenvoedingsproducten in blik of zak worden gesteriliseerd om een lange houdbaarheid en microbiologische veiligheid te garanderen.

Het juiste proces voor productie kiezen

De keuze van een geschikt thermisch proces is een strategische zet en daarom moeten het product, de markt en logistieke factoren zorgvuldig worden geëvalueerd. Hieronder volgen de essentiële vragen die een producent in overweging moet nemen bij zijn keuze:

1. Wat is je beoogde houdbaarheid?

Sterilisatie is het enige alternatief als je wilt dat het product gedurende een bepaalde tijd enkele maanden of jaren houdbaar is. Pasteurisatie is geschikt en minder gewelddadig als je product snel geconsumeerd moet worden.

2. Heeft uw distributiekanaal omgevingsopslag nodig?

Kijk naar je totale toeleveringsketen. Een commercieel steriel product is nodig als je product bij kamertemperatuur moet worden verzonden, opgeslagen en uitgestald. Logistiek bepaalt ook welk soort verpakking je kunt gebruiken, waaronder gekoelde dozen en houdbare blikken.

3. Hoe gevoelig is je product voor warmte?

Evalueer de impact van hoge hitte op de smaak, textuur en voedingseigenschappen van je product. Voor delicate producten is de mildere hitte van pasteurisatie te verkiezen. Voor robuuste producten kunnen de veranderingen als gevolg van sterilisatie acceptabel zijn.

4. Wat is de pH van het voedsel?

De zuurgraad van een product is een doorslaggevende parameter. De sporen van Clostridium botulinum worden van nature geremd door voedingsmiddelen met een hoog zuurgehalte (pH 4,6), zoals vlees en de meeste groenten, en daarom moeten voedingsmiddelen met een laag zuurgehalte alle sterilisatieprocessen ondergaan om houdbaar te zijn.

De cruciale rol van commerciële sterilisatieapparatuur

Sterilisatie is een strategische keuze. Deze strategie werkt echter alleen als ze goed wordt uitgevoerd, en dat hangt allemaal af van de kwaliteit en nauwkeurigheid van je apparatuur. Een commerciële sterilisator of retort is niet zomaar een machine; het is het controlepunt dat de veiligheid van je product en de integriteit van je merk garandeert. Als de temperatuur, druk of timing niet constant wordt gehouden, kan dit catastrofale gevolgen hebben, zoals bederf of zelfs gezondheidsproblemen.

Daarom is de samenwerking met een professionele fabrikant niet bespreekbaar. Bij Levapack hebben we sterilisatieoplossingen ontwikkeld door middel van sterke engineering om betrouwbare sterilisatieoplossingen te leveren. We zijn in staat om een uitgebreide en in-house aanpak te bieden. Onze vakkundige ingenieurs construeren en fabriceren elke Kan Sterilisator van superieur, roestvrij staal om aan de hoogste normen voor voedselveiligheid te voldoen. En we begrijpen dat geen twee productielijnen hetzelfde zijn. Daarom bieden we een hoge mate van maatwerk: we passen elke machine aan uw exacte containertypes, uitvoersnelheden en fabrieksindeling aan om een soepele integratie te garanderen en de beste prestaties te leveren.

Apparatuur mag niet uw zwakke schakel zijn in de productieketen. Als u met ons team wilt praten over uw specifieke sterilisatiebehoeften en een hoogwaardige oplossing wilt ontwerpen om uw bedrijf economisch te stimuleren, neem dan vandaag nog contact op met Levapack en plan een afspraak voor een adviesgesprek.

De warmte voorbij: de toekomst van conservering

Hoewel thermische verwerking een industriestandaard is, wordt er nog steeds onderzoek en ontwikkeling gedaan om de grenzen van voedselconservering te verleggen. Verschillende niet-thermische technologieën worden populair door de vraag van consumenten naar verser smakend, voedzamer en minder bewerkt voedsel. Deze zijn bedoeld om micro-organismen te vernietigen zonder of met minder warmte, waardoor de oorspronkelijke eigenschappen van het voedsel efficiënter behouden blijven.

• Verwerking onder hoge druk (HPP): Gesealde voedingsmiddelen worden blootgesteld aan een zeer hoge hydrostatische druk (meestal 300-600 MPa) door heet water als het drukdragende medium in dit proces. Deze druk verandert de cellulaire activiteiten van vegetatieve bacteriën, gisten en schimmels zonder covalente bindingen te vernietigen, en kleine moleculen zoals vitaminen en aroma's blijven behouden.
• Gepulseerd elektrisch veld (PEF): Dit wordt gedaan door korte pulsen van een elektrisch veld met hoge spanning te gebruiken op een vloeibaar voedingsmiddel tussen twee elektroden. Deze pulsen maken poriën in de celmembranen van micro-organismen, waardoor ze worden geïnactiveerd. Het is een energie- en tijdsefficiënt mechanisme dat vooral wordt toegepast op vloeibare producten zoals sappen en melk.

Hoewel deze technologieën veelbelovende voordelen bieden, zijn ze niet zonder kritiek, zoals onbetaalbare kapitaalkosten en ineffectiviteit tegen bacteriële sporen. Op de korte tot middellange termijn zullen ze waarschijnlijk eerder worden gebruikt als aanvulling op conventionele thermische processen dan ter vervanging ervan, vooral in de categorie van voedsel met weinig zuur en houdbaar voedsel, waar sterilisatie absoluut dodelijk moet zijn.

Veelgestelde vragen (FAQ)

Is UHT-melk gesteriliseerd of gepasteuriseerd?

Ultrahogetemperatuurmelk (UHT-melk) is commercieel steriele melk. Het ondergaat ook een soort sterilisatieproces waarbij melk snel op hoge temperatuur wordt verhit en daarna snel wordt afgekoeld. Het proces vernietigt alle micro-organismen, inclusief sporen, waardoor het verzegelde product maandenlang bij kamertemperatuur kan worden bewaard.

Kan ik thuis effectief voedsel steriliseren?

Voor het thuis steriliseren van voedsel met een laag zuurgehalte is een snelkookpan nodig. Een snelkookpan is een speciaal apparaat dat temperaturen boven het kookpunt van water kan bereiken, wat nodig is om botulismesporen te vernietigen. Een gewoon kokendwaterbad is alleen veilig voor voedsel met een hoog zuurgehalte.

Vernietigt sterilisatie alle voedingsstoffen in voedsel?

Nee, het doodt niet alle voedingsstoffen. Het sterilisatieproces heeft een grote invloed op de hittegevoelige vitamines, waaronder vitamine C en sommige B-vitamines. Maar macronutriënten (eiwitten, vetten, koolhydraten) en mineralen worden niet erg aangetast. Het ingeblikte voedsel heeft ook voedingswaarde.

Wat is "commerciële steriliteit"?

Commerciële steriliteit is de toestand die ontstaat wanneer hitte voldoende wordt toegepast om een levensmiddel vrij te maken van micro-organismen die zich in het levensmiddel kunnen vermenigvuldigen onder normale niet-gekoelde opslag- en distributieomstandigheden. Het is geen volledige steriliteit, maar een canoniek criterium voor houdbaar ingeblikt voedsel.

Waarom hebben zure voedingsmiddelen soms alleen pasteurisatie voor langdurige opslag?

De zuurgraad (pH <4,6) van voedingsmiddelen zoals tomaten en augurken is dodelijk voor de ontwikkeling van schadelijke bacteriën zoals Clostridium botulinum. Deze bacterie is niet in staat om te groeien en zijn dodelijke toxine af te scheiden in een medium met een hoog zuurgehalte. Daarom is een lagere warmtebehandeling nodig om het product houdbaar en goed te maken tot het moment van opening.

Conclusie

De beslissing tussen pasteurisatie en sterilisatie is niet louter een technische beslissing, maar eerder een strategische beslissing aan de basis van de voedselproductie. Pasteurisatie vernietigt niet de fijne sensorische en voedingskwaliteiten die verse producten nodig hebben, terwijl sterilisatie de bacteriële belasting bijna volledig elimineert en zorgt voor de volledige veiligheid en houdbaarheid op lange termijn die nodig is om te distribueren naar de grootschalige, ambient markt. De juiste richting hangt alleen af van de aard van je product, de marktdoelstellingen en de distributiecapaciteit. Uiteindelijk hangt het succes in beide gevallen af van hoe zorgvuldig en betrouwbaar de procedure is, en dit is het criterium waaraan alleen kan worden voldaan met professionele expertise en met behulp van hoogwaardige apparatuur op maat.