Введение

В сфере производства продуктов питания безопасность продукции и срок годности остаются важнейшими целями отрасли. Главным противником в этой работе является микробная активность, которая приводит к порче и опасна для здоровья потребителей. Термическая обработка является наиболее распространенной и последовательной мерой борьбы с микроорганизмами с момента ее изобретения французским химиком Луи Пастером в XIX веке. В этой области существует два основных процесса - пастеризация и стерилизация, которые отличаются друг от друга, но их легко спутать.

Выбор способа термической обработки не случаен; это решение с далеко идущими последствиями для безопасности, сенсорной и пищевой ценности, а также коммерческой целесообразности продукта. Это решение определяет логистику хранения и распространения, потребности в упаковке и, в конечном счете, впечатления потребителя. В этой статье предлагается методичное исследование пастеризации и стерилизации, начиная с основ и заканчивая сравнением эксплуатационных переменных и воздействия этих двух процессов. Мы рассмотрим, как они используются в промышленности, предоставим структуру, помогающую выбрать процесс, и объясним, почему оборудование играет жизненно важную роль в обеспечении стабильных и безопасных результатов производства.

Введение в пастеризацию и стерилизацию

Порча продуктов - это прямой результат существования и роста микроорганизмов, таких как бактерии, дрожжи и плесени. Эти организмы, а также ферментативная активность самих источников пищи, катализируют реакции разложения, которые изменяют текстуру, вкус, аромат и внешний вид, делая продукт непригодным для употребления. Более того, некоторые патогенные микроорганизмы, включая Clostridium botulinum, Salmonella и Listeria monocytogenes, могут привести к потенциально серьезным заболеваниям, если их успешно не удалить.

Термическая обработка - один из основных методов консервирования, поскольку она предполагает использование тепловой энергии для разрушения жизненно важных белков и ферментов микроорганизмов и их гибели в процессе. Степень уничтожения микроорганизмов зависит от интенсивности теплового воздействия, измеряемого температурой и продолжительностью времени. Здесь стерилизация и пастеризация идут в разных направлениях.

Пастеризация Предполагает относительно мягкую тепловую обработку, чаще всего при температуре ниже 100 °C (212°F). Ее основная цель - уничтожить болезнетворные бактерии или микроорганизмы, вызывающие заболевания, чтобы сделать продукт безопасным для употребления. Она также значительно уменьшает количество испорченных организмов, тем самым продлевая срок хранения продукта в холодильнике. Тем не менее, пастеризация не предназначена для уничтожения всех микроорганизмов; термостойкие бактерии и споры бактерий выживают после обработки.

Стерилизация, в свою очередь, представляет собой высокотемпературную обработку, направленную на уничтожение всех микроорганизмов (как вегетативных клеток, так и очень устойчивых бактериальных спор). Обычно для этого используется влажное тепло, давление и нагрев продукта до температуры, значительно превышающей 100 о С, около 121 о С (250 о F), в закрытом сосуде. Полученный продукт является коммерчески стерильным, то есть не содержит жизнеспособных организмов, которые могли бы развиться при хранении при обычных температурах, что обеспечивает длительный срок хранения при температуре окружающей среды.

Пастеризация и стерилизация: Основные различия

Однако эти два процесса отличаются друг от друга, и результаты их применения значительны, несмотря на то, что оба они связаны с использованием тепла. Эти различия важны для любого производителя продуктов питания. Сравнение основных характеристик обоих подходов представлено на следующей схеме.

Компромисс между качеством и стерилизацией: стерилизация и пастеризация

Решение о пастеризации или стерилизации напрямую и количественно влияет на сенсорные характеристики конечного продукта, включая его вкус, текстуру, цвет и аромат. Интенсивность и продолжительность воздействия тепла прямо пропорциональны этим изменениям.

В продуктах, которые подвергаются пастеризации, изменения весьма незначительны. Например, в молоке одна из наиболее распространенных форм пастеризации - высокотемпературный кратковременный процесс (HTST) - подразумевает чрезвычайно короткий промежуток времени нагрева жидкости и последующее быстрое охлаждение. Такая быстрая и высокая теплопередача обычно достигается за счет использования пластинчатых или трубчатых теплообменников. Это эффективный способ уничтожения патогенных микроорганизмов при сохранении свежего сливочного вкуса, желаемого потребителями. Деликатные вкусовые соединения в основном сохраняются, и это можно определить по таким параметрам, как единицы пастеризации (Po), что является важным аспектом для продуктов премиум-класса, где сенсорное качество имеет еще более высокую цену.

Стерилизация оказывает значительно большую тепловую нагрузку на продукт, вызывая каскад химических и физических реакций и влияя на пищевую ценность продукта. Одним из основных факторов является реакция Майяра - химическая реакция между аминокислотами и восстанавливающими сахарами. Эта реакция желательна в некоторых продуктах, таких как консервированные супы, рагу и мясные соусы, которые становятся более насыщенными и глубокими по цвету, а также более сложными и пикантными на вкус. В других продуктах это, однако, вредно. Например, использование высоких температур в стерилизованном молоке (UHT-молоке) приводит к характерному карамелизированному вкусу и более темному цвету, чем у его пастеризованной версии, что является прямым следствием высокотемпературных реакций.

Она также оказывает значительное влияние на текстуру. Стерилизация, при которой используются высокие температуры и давление, может привести к распаду пектинов в овощах и фруктах и денатурации белков в мясе, в результате чего текстура становится намного мягче, иногда кашеобразной. Это видно на примере консервированных овощей, таких как стручковая фасоль или морковь, которые явно мягче свежих или замороженных. Это типичная и приемлемая особенность консервированных продуктов, но она не является желательной особенностью продукта, маркированного как свежий.

Общие области применения в пищевой промышленности

Практическое применение этих двух процессов, вероятно, является лучшим способом понять теоретическую разницу между ними в пищевой промышленности. Выбор метода зависит от характера продукта, целевого рынка и цепочки распределения.

Пастеризация в действии

Пастеризация характерна для продуктов, которые пастеризуются и продаются в холодильниках, и которые употребляются в пищу через относительно короткий промежуток времени.

• Молочные продукты: В розничной торговле большинство свежего молока и большой объем других молочных продуктов пастеризуются (обычно методом HTST) в качестве меры безопасности, не ухудшающей свежий вкус.
• Фруктовые соки: Премиальные неконцентрированные соки обычно продаются в холодильной камере и часто пастеризуются, чтобы сохранить их нежный вкус и яркие цвета.
• Пиво и вино: Пастеризация останавливает активность дрожжей и убивает микроорганизмы, вызывающие порчу, стабилизируя конечный продукт, а в некоторых случаях избавляя от необходимости его фильтрации.
• Жидкие яйца: Они предлагаются потребителям и предприятиям общественного питания и подвергаются пастеризации для устранения возможности заражения сальмонеллой.

Стерилизация в действии

В основе консервирования и производства продуктов питания, пригодных для хранения на полках, лежит стерилизация, позволяющая хранить продукты без холодильника в течение длительного времени.

• Консервированные овощи и фрукты: Это основа большинства обычных консервов. Кукурузу, горох и персики консервируют или помещают в стеклянные банки и стерилизуют, чтобы они были безопасными и хранились в кладовке.
• Мясные и рыбные консервы: Тунец, лосось, курица и другие виды мясных продуктов стерилизуются в банках, обеспечивая источник белка, пригодного для хранения.
• Готовые блюда и супы: Широкий ассортимент супов, чили и готовых блюд стерилизуется в банках или ретортных пакетах, что делает их удобными для потребителей.
• Корм для домашних животных: Влажные и сухие корма для домашних животных в банках или пакетах стерилизуются, чтобы гарантировать длительный срок хранения и микробиологическую безопасность.

Выбор правильного процесса для производства

Выбор подходящего термического процесса - это стратегический шаг, поэтому необходимо тщательно оценить продукт, рынок и логистические факторы. Ниже перечислены основные вопросы, на которые должен обратить внимание производитель при принятии решения:

1. Каков ваш целевой срок хранения?

Стерилизация - единственная альтернатива, если вы хотите, чтобы срок хранения продукта составлял несколько месяцев или лет в течение определенного времени. Пастеризация будет уместна и менее агрессивна в том случае, если ваш продукт должен быть быстро употреблен.

2. Требуется ли вашему каналу сбыта хранение в условиях окружающей среды?

Рассмотрите всю цепочку поставок. Коммерчески стерильный продукт необходим в том случае, если его нужно транспортировать, хранить и демонстрировать при комнатной температуре. Логистика также определяет тип контейнера, который вы можете использовать, включая холодильные коробки и банки с полками.

3. Насколько чувствителен ваш продукт к нагреву?

Оцените влияние высокой температуры на вкус, текстуру и питательные свойства вашего продукта. Для деликатных продуктов предпочтительнее более мягкий нагрев при пастеризации. Для прочных продуктов изменения, вызванные стерилизацией, могут быть приемлемыми.

4. Что такое pH еды?

Кислотность продукта - решающий параметр. Споры Clostridium botulinum естественным образом подавляются высококислотными продуктами (pH 4,6), таких как мясо и большинство овощей, и поэтому низкокислотные продукты должны подвергаться полной стерилизации, чтобы быть пригодными для хранения.

Важнейшая роль коммерческого стерилизационного оборудования

Стерилизация - это стратегический выбор. Тем не менее, эта стратегия будет работать только тогда, когда она правильно реализована, а это зависит от качества и точности вашего оборудования. Коммерческий стерилизатор, или реторта, - это не просто машина; это контрольная точка, которая обеспечивает безопасность вашего продукта и целостность вашего бренда. Неспособность поддерживать постоянную температуру, давление или время может привести к катастрофическим сбоям, включая порчу или даже проблемы со здоровьем людей.

Именно поэтому сотрудничество с профессиональным производителем не подлежит обсуждению. В Levapack мы разработали решения для стерилизации с помощью мощных инженерных разработок, чтобы обеспечить надежную стерилизацию. Мы можем предложить комплексный подход, основанный на собственном опыте. Наши квалифицированные инженеры конструируют и изготавливают каждый Стерилизатор банок из превосходной нержавеющей стали, не подверженной ржавчине, для достижения высочайших стандартов безопасности пищевых продуктов. Мы понимаем, что нет двух одинаковых производственных линий, поэтому мы обеспечиваем высокую степень индивидуализации - подстраиваем каждую машину под конкретные типы контейнеров, объемы производства и планировку завода, чтобы обеспечить бесперебойную интеграцию и наилучшую производительность.

Оборудование не должно быть слабым звеном в производственной цепочке. Чтобы обсудить с нашей командой ваши конкретные потребности в стерилизации и разработать высокопроизводительное решение для экономичного развития вашего бизнеса, свяжитесь с Levapack сегодня и запланируйте консультацию.

За пределами тепла: будущее консервации

Несмотря на то, что термическая обработка является промышленным стандартом, исследования и разработки в области сохранения продуктов питания все еще продолжаются, чтобы расширить ее границы. В связи с потребительским спросом на более свежие, питательные и менее обработанные продукты становятся популярными несколько нетермических технологий. Они предназначены для уничтожения микроорганизмов без применения тепла или с меньшим его количеством, что позволяет более эффективно сохранять первоначальные свойства продуктов.

• Обработка под высоким давлением (ГЭС): Герметичные пищевые продукты подвергаются воздействию очень высокого гидростатического давления (обычно 300-600 МПа) с помощью горячей воды, которая является несущей средой в этом процессе. Это давление изменяет клеточную активность растительных бактерий, дрожжей и плесени, не разрушая ковалентных связей, и сохраняет малые молекулы, такие как витамины и ароматизаторы.
• Импульсное электрическое поле (PEF): Для этого используются короткие импульсы электрического поля высокого напряжения на жидком продукте между двумя электродами. Эти импульсы проделывают поры в клеточных мембранах микроорганизмов, инактивируя их. Это энерго- и времясберегающий механизм, который применяется в основном для жидких продуктов, таких как соки и молоко.

Хотя эти технологии дают многообещающие преимущества, они не лишены критических замечаний, таких как непомерные капитальные затраты и неэффективность в отношении бактериальных спор. В краткосрочной и среднесрочной перспективе они, скорее всего, будут использоваться в дополнение, а не вместо традиционных термических процессов, особенно в категории продуктов с низким содержанием кислот, пригодных для хранения, где необходима абсолютная летальность стерилизации.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Стерилизуется или пастеризуется молоко УВТ?

Ультравысокотемпературное (УВТ) молоко - это коммерчески стерильное молоко. Оно проходит своеобразный процесс стерилизации, в ходе которого молоко быстро нагревается при высокой температуре, а затем быстро охлаждается. Этот процесс уничтожает все микроорганизмы, включая споры, что позволяет хранить герметичный продукт при комнатной температуре в течение нескольких месяцев.

Можно ли эффективно стерилизовать продукты в домашних условиях?

Стерилизация низкокислотных продуктов в домашних условиях требует использования консервного аппарата под давлением. Консервный шкаф - это специализированное оборудование, которое может достигать температуры выше точки кипения воды, что необходимо для уничтожения спор ботулизма. Обычная кипящая водяная баня безопасна только для высококислотных продуктов.

Уничтожает ли стерилизация все питательные вещества в продуктах?

Нет, это не убивает все питательные вещества. Процесс стерилизации оказывает значительное влияние на витамины, чувствительные к нагреванию, в том числе на витамин С и некоторые витамины группы В. Но макроэлементы (белки, жиры, углеводы) и минералы не очень сильно страдают. Консервированные продукты также обладают питательной ценностью.

Что такое "коммерческая стерильность"?

Коммерческая стерильность - это состояние, возникающее при воздействии тепла, достаточного для того, чтобы в продукте не было микроорганизмов, способных размножаться в нем при обычных неохлаждаемых условиях хранения и реализации. Это не полная стерильность, но канонический критерий пригодности консервов к хранению.

Почему кислые продукты иногда требуют только пастеризация для длительного хранения?

Кислотность (pH <4,6) таких продуктов, как помидоры и огурцы, смертельно опасна для развития вредных бактерий, таких как Clostridium botulinum. Эта бактерия не может расти и выделять свой смертельный токсин в высококислотной среде. Поэтому для того, чтобы сделать продукт пригодным для хранения и сохраняющим свои свойства до момента открытия, требуется более низкий уровень тепловой обработки.

Заключение

Решение о пастеризации и стерилизации - это не просто техническое решение, а скорее стратегическое решение, лежащее в основе производства продуктов питания. Пастеризация не разрушает тонкие сенсорные и питательные качества, необходимые свежим продуктам, в то время как стерилизация практически уничтожает бактериальную нагрузку, обеспечивая полную безопасность и длительный срок хранения, необходимый для распространения на рынке больших объемов продукции. Выбор правильного направления зависит исключительно от характера вашего продукта, целей рынка и возможностей дистрибуции. В конечном счете, в обоих случаях успех зависит от того, насколько тщательно и надежно проведена процедура, а это тот критерий, который может быть выполнен только с помощью профессиональных знаний и высококачественного оборудования, изготовленного по индивидуальному заказу.