Technologiczne aspekty produkcji konserw sterylizowanych

Transkrypt

1 10 maszyny i technologie Technologiczne aspekty produkcji konserw sterylizowanych Konserwy to przetwory mięsne, mięsnotłuszczowe lub mięsno- tłuszczowo- roślinne i niekiedy z dodatkiem podrobów zamknięte hermetycznie w opakowaniach nieprzepuszczalnych dla bodźców materialnych i poddane działaniu podwyższonej temperatury w zakresie pasteryzacji lub sterylizacji. W procesie produkcji konserw znaczące są trzy elementy technologiczno-techniczne, a mianowicie: zastosowanie opakowania z tworzywa, które uniemożliwia wymianę masy, hermetyczne zamknięcie opakowania po wypełnieniu go masą wsadową, zastosowanie energii cieplnej o różnej efektywności oddziaływania na masę wsadową i jej mikroflorę. Zastosowana obróbka cieplna konserw poza uzyskaniem pożądanej jałowości handlowej decyduje również o uzyskaniu przez te wyroby charakterystycznych cech organoleptycznych. Prawidłowo prowadzony proces powinien dostarczyć takiej dawki ciepła, która zapewni trwałość mikrobiologiczną wyrobów a jednocześnie ograniczy do minimum niepożądane zmiany zachodzące w produktach pod wpływem ogrzewania (straty witamin, obniżenie wartości odżywczej, wzrost wycieku cieplnego, niepożądane posmaki). Charakterystyka konserw sterylizowanych Konserwy mięsne i podrobowe stanowią istotną grupę asortymentową wyrobów o różnych sposobach obróbki cieplnej surowca i różnorodnych właściwościach wsadu, zalewy oraz z różnymi dodatkami przewidywanymi składem recepturowym determinowanym użytymi surowcami (mięso, tłuszcz, podroby). Charakteryzują się one lekko kwaśną, względnie zasadową wartością ph wsadu i w zdecydowanej większości poddawane są ogrzewaniu w ramach zabiegu sterylizacji (obróbka powyżej 100 o C). Główną cechą i zarazem zaletą konserw sterylizowanych jest długi czasokres ich trwałości osiągnięty wskutek zastosowanego procesu sterylizacji. Niezbędnymi warunkami prowadzącymi do uzyskania takich konserw o dobrych cechach jakościowych a zarazem bezpiecznych pod względem zdrowotnym jest poza doborem surowcowo- materiałowym i przestrzeganiem higieny produkcji doprowadzenie odpowiedniej dawki energii cieplnej w procesie obróbki sterylizacyjnej. Dawka ta powinna zapewnić inaktywację i redukcję mikroflory bakteryjnej oraz enzymów w stopniu zabezpieczającym trwałość przechowalniczą wyprodukowanych konserw. Ilość dostarczonej energii powinna być jednak na tyle optymalna aby jej nadmiar nie powodował strat ekonomicznych, obniżenia wartości odżywczej, niekorzystnych zmiany sensoryczne oraz wzrostu wycieku cieplnego. Wysoką trwałość, jakość i wartość zdrowotną konserw sterylizowanych umożliwia przestrzeganie określonych zasad w toku ich produkcji: właściwy dobór surowca i jego cechy, kontrola parametrów opakowań, eliminowanie nieprawidłowości w konstrukcji i zamykaniu opakowań, stosowanie optymalizacji zasad prowadzenia procesów operacyjno- produkcyjnych, przestrzeganie zasad higieny. Programując proces sterylizacji konserw należy mieć na uwadze fakt, że odporność cieplna bakterii rośnie wraz z przesunięciem się odczycd. str. 12

2 12 maszyny i technologie nu środowiska w stronę zasadowego oraz wzrostem zawartości tłuszczu i suchej masy we wsadzie konserw. W czasie dogrzewania konserw po osiągnięciu temperatury 63 o C odporność bakterii zwiększa się sukcesywnie w kolejności: pałeczki G (-) do których należą pałeczki okrężnicy, mikrokokki, w tym najczęściej niepatogenne, bakterie kwasu mlekowego, często patogenne dwoinki (m.in. rodzaj Streptococcus, gronkowce), pałeczki G (+), w tym z rodzaju Staphylococcus, często chorobotwórcze laseczki zdolne do tworzenia spor, bakterie termofilne np. Bacillus coagulans, Geobacillus (Bacillus) stearothermophilus. Ze względu na zalecane warunki magazynowania, czasokres trwałości przechowalniczej oraz parametry obróbki sterylizacyjnej (temperatura, wartość sterylizacyjna ) konserwy można podzielić na: konserwy,,trzy- Czwarte", konserwy pełne, konserwy tropikalne. Konserwy,,Trzy- Czwarte Do grupy tej należą konserwy ogrzewane w autoklawach w temperaturze C do osiągnięcia wartości sterylizacyjnej = 0,6-1,2. Takie warunki obróbki są przydatne w produkcji głównie konserw z treścią wrażliwą na silniejsze ogrzewanie (wyroby w galarecie, farsze kiełbasiane, pasztety, kiełbaski w zalewach i sosach). Zastosowane takie parametry obróbki niszczą mikroorganizmy wegetatywne, zarodniki psychrotrofów, w tym przetrwalniki bakterii mezofilnych z rodzaju Bacillus nie unieszkodliwiając jednak szczepów z rodzaju Clostridium wraz z proteolitycznymi Clostridium botulinum. Groźne Clostridia mogą się rozwijać szczególnie w tego typu konserwach o wysokiej wartości ph wsadu i dużej a w przy równoczesnej niewielkiej ilości lub braku azotynów. Z powyższego względu konserwy,,trzy- Czwarte powinny być przechowywane tylko w temperaturze nie przekraczającej 10 C w czasie maksymalnym do 1 roku. Jednocześnie warunki obróbki termicznej tego typu konserw sprzyjają ich wysokiej jakości eliminując potencjalnie niekorzystny smak przypalenizny w wątrobiankach i pasztetach oraz niepożądane przebarwienia ich masy wsadowej. Przestrzeganie górnej granicznej temperatury sterylizacji wynoszącej 115 C gwarantuje stabilność galaret wytwarzanych przy udziale żelatyny. Konserwy pełne Konserwy pełne sterylizowane są to produkty w opakowaniach hermetycznych obrabiane termicznie w autoklawach w temperaturze C do wartości sterylizacyjnej wynoszącej praktycznie = 4-5,5 (konserwy mięsne i podrobowe) lub w przypadku konserw mięsnowarzywnych do wartości =7,5. W praktyce dla konserw mięsnych i podrobowych można przyjmować zakres uzyskania wartości sterylizacyjnej na poziomie =5-6. Daje to gwarancję bezpieczeństwa w zakresie skuteczności sterylizacji eliminując wpływ pewnych zagrożeń natury technicznej i niedokładności pomiarowej. Osiągnięcie założonych dla sterylizacji wartości Fo zapewnia zniszczenie nie tylko form wegetatywnych, ale również przetrwalnikujących bakterii mezofilnych z rodzaju Bacillus i Clostridium. W takich warunkach prowadzenia procesu przeżyć mogą tylko bakterie termofilne z rodzaju Bacillus i Clostridium. Drobnoustroje te namnażają się intensywnie w temperaturze C i z tego względu konserwy pełne nie powinny być przechowywane w temperaturze powyżej 40 C. Warunkiem niezbędnym dla utrzymania wysokiej jakości i jałowości mikrobiologicznej tak obrabianych termicznie konserw jest poddawanie je po obcd. str. 14

3 14 maszyny i technologie róbce sterylizacyjnej szybkiemu schłodzeniu do osiągnięcia temperatury wsadu nie wyższej niż 40 C a najlepiej poniżej 30 C. Eliminuje to ryzyko rozwoju termofilnych bakterii przetrwalnikujących. Wyprodukowane z zachowaniem poprawnych parametrów obróbki konserwy pełne zachowują swoją trwałość w okresie do 4 lat przy przechowywaniu ich w temperaturze nie wyższej niż 25 C. Ewentualne mankamenty w zakresie jakości takich konserw wynikają najczęściej z degradacji fizykochemicznej ich treści o charakterze abiotycznym. Trwałości przechowalniczej konserw pełnych sprzyja dodatek substancji zakwaszających oraz konserwująco- -stabilizujących (azotyn sodu, kwasy organiczne) oraz daleko idące usunięcie tlenu z treści konserwy i opakowania osiągane wskutek ich zamykania w podciśnieniu. Termin przydatności do spożycia konserw pełnych jest więc funkcją stanu użytego do produkcji surowca, metody ogrzewania, intensywności denaturacji cieplnej, zawartości tlenu w treści wsadu oraz dodatku substancji obniżających wartość ph, dodatków stabilizujących i temperatury przechowywania. Konserwy tropikalne Konserwy tropikalne stanowią odrębną grupę sterylizowanych konserw pełnych i są obrabiane termicznie do wartości sterylizacyjnej = Takie warunki prowadzenia sterylizacji dodatkowo inaktywują przetrwalniki bakterii termofilnych co daje w efekcie możliwość przechowywania tych konserw bez zmian jakościowych przez 1 rok w temperaturze nie wyższej niż 40 C. Ograniczenie temperaturowe wynika tylko z faktu, że w wyższych temperaturach następuje fizykochemiczna abiotyczna degradacja wsadu konserw. Jako konserwy tropikalne z dobrym efektem jakościowym można produkować konserwy gulaszowe, ze wsadem smażonym i pieczonym oraz gotowe dania i potrawy mięsno- warzywne szczególnie te bez dodatku azotynu sodu. Warunki sterylizacji a jakość konserw Analiza czasów ogrzewania poszczególnych asortymentów konserw w różnych konstrukcyjnie autoklawach prowadzi do poznania jak duża występuje różnica w kinetyce przenikania ciepła. W przypadku konserw w zalewach i sosach bardzo przydatne są rotoklawy, które pozwalają na znaczne skrócenie czasu trwania sterylizacji wskutek skutecznego dogrzewania (przewodzenie, konwekcja) prowadzącego szybciej do uzyskania założonej wartości. Poza efektem ekonomicznym zastosowanie rotoklawów daje również wymierne efekty jakościowe w produkcji konserw w zalewach i sosach powodując wymieszanie zawartości i równomierne rozmieszczenie składników stałych w masie płynnej konserw. Niezależnie od rodzaju konserwy odpowiednio dobrany format opakowania stanowi podstawę skuteczności procesu. Przesłankę do uzyskania dobrych właściwości sensorycznych konserw sterylizowanych jest użycie opakowań płaskich albo wąskich i wysokich. Efektywność procesu uzależniona jest również od przewodności cieplnej materiałów opakowaniowych (metale, szkło, tworzywa sztuczne). Na skuteczność dogrzania istotnie wpływa również rodzaj wsadu konserwowego. W przypadku farszu wątrobianego i kiszek krwistych występują niekorzystne warunki przenoszenia ciepła co powoduje konieczność dłuższego ogrzewania. Z drugiej jednak strony farsze wątrobiane są wrażliwe na ogrzewanie i wykazują pogorszenie swoich cech sensorycznych wraz ze wzrostem temperatury obróbki. Z powyższych względów konserwy takie powinno się sterylizować w temperaturze nie przekraczającej 117 C a wymaganą wartość osiągać w ciągu maksymalnie 50 minut. W produkcji konserw sterylizowanych jednym z wymogów jakościowych jest stabilizacja wycieków cieplnych poprzez uzyskacd. str. 16

4 16 maszyny i technologie nie stałej ich konsystencji w czasie późniejszego ich przechowywania. Zadawalający efekt w tym zakresie można osiągnąć poprzez dodatek roślinnych hydrokoloidów (karagen, agar) w miejsce mało stabilnej termicznie żelatyny. Szybkie przenoszenie ciepła i uzyskanie założonej wartości nie zawsze prowadzi do osiągnięcia wysokiej jakości sterylizowanych wyrobów. Osiągnięcie założonej wartości zapewnia bowiem tylko wytworzenie pełnej konserwy sterylizowanej ale nie gwarantuje dostatecznego ugotowania jej treści. W przypadku takich wyrobów należy tak sterować temperaturą prowadzenia procesu, aby pozwoliła ona na wydłużenie czasu obróbki sterylizacyjnej prowadzącej w efekcie do uzyskania wartości przekraczającej poziom 20 jednostek. Przykładem mogą być konserwy, których wsad stanowi mięso ze zwierząt starych. W celu określenia zmian zachodzących w konserwach sterylizowanych niezależnie od rodzaju surowca a związanych z wykształceniem lub utratą pożądanych cech kulinarnych stosuje się tzw. liczbę kulinarną C (ang. cooking value). Liczba ta jest skorelowana z wartością sterylizacyjną i kształtuje się odpowiednio: dla Fo = 0,7 - C = 23,7 dla Fo =20,3 - C = 92,8 Konserwy o niewielkiej ilości płynów i bez zalewy uzyskują często zróżnicowaną przestrzennie konsystencję spowodowaną błędami w czasie obróbki sterylizacyjnej. Występujące nadmierne przegrzewanie ich części brzegowych drogą przewodzenia ciepła może bowiem prowadzić do obniżenia wartości biologicznej oraz zwiększenia wycieku cieplnego. Generalnie w celu uzyskania wysokiej jakości mięsnych konserw sterylizowanych powinno się zastępować długie czasy letalne w niższych temperaturach krótszymi czasami letalnymi w wyższych temperaturach lecz mającymi ten sam skutek biologiczny. Trzeba mieć na uwadze fakt, że sterylizacja zawsze powoduje powstawanie niekorzystnych zmian sensorycznych w zakresie zapachu i smaku określanych jako,,off- flavour. Zmiany te nasilają się bardziej wraz z dodatkiem wątroby do wsadu surowcowego. Do tych niekorzystnych procesów przyczynia się degradacja tiaminy (witamina B1), której destrukcja wiąże się z pogorszeniem jakości i z niekorzystnymi zmianami sensorycznymi konserw. Tworzący się posmak przypalenizny jest wynikiem reakcji aminokwasów siarkowych z cukrami prostymi zawierającymi glukozę (reakcje Maillarda). W wyniku takich reakcji powstają lotne związki siarkowe do których zalicza się: H 2 S, merkaptany, siarczki, dwusiarczki i tiofen. Odczuciu smaku przypalonego sprzyja ale zarazem pozytywnie wpływa na poprawę barwy produktów sterylizowanych obecność w nich acetylocysteiny i fosforanów. W celu zapewnienia skutecznej trwałości mikrobiologicznej wszystkich konserw sterylizowanych niezbędne jest szybkie ich schładzanie po zakończonej sterylizacji. Obniżenie temperatury wsadu do temperatury poniżej 30 C eliminuje ryzyko rozwoju komórek bakteryjnych, których nie zniszczyła sterylizacja i mogą stanowić zagrożenie mikrobiologiczne. Szybkie schładzanie konserw ogranicza ponadto niekorzystne zmiany związane z ewentualnym przegrzaniem się ich zawartości. Czynniki decydujące o skuteczności sterylizacji W ramach walidacji produkcji konserw sterylizowanych konieczna jest analiza czynników wpływających na dynamikę przenikania ciepła do wsadu konserwy. Należą do nich: skład produktu sterylizowanego, wielkość nadciśnienia w czasie sterylizacji, wielkość podciśnienia w zamkniętych opakowaniach, typ, rodzaj i wielkość opakowań, ilość opakowań w autoklawie, cd. str. 18

5 18 maszyny i technologie masa produktu, ułożenie opakowań w autoklawie, temperatura początkowa masy wsadowej, jakość fizykochemiczna i mikrobiologiczna wody grzewczej oraz chłodzącej, jakość wytwarzanej pary wodnej, czas oczekiwania zamkniętych opakowań na sterylizację. Uzyskanie wysokiej jakości konserw sterylizowanych jest w dużym stopniu uzależnione od niedocenianej często jakości wody, która wpływa również na trwałość urządzeń. Niezmiernie ważny jest aspekt higieniczny oraz zanieczyszczenia wody wywołane koncentracją substancji niepożądanych. Oprócz problemów związanych z przystosowaniem wody do procesu sterylizacji i chłodzenia należy także zwrócić również uwagę na jakość wytwarzanej pary wodnej. W urządzeniach pracujących w tzw. układzie mokrym w wyniku rozcieńczania wody przez kondensującą parę może dochodzić łatwiej do korozji opakowań i niektórych części urządzeń. Przy wprowadzaniu świeżej wody powodującej wzrost wartości ph środowiska w czasie ogrzewania możliwe jest również uszkadzanie ocynowania puszek. Natomiast w przypadku stosowaniu tylko pary może ona wywoływać korozję bezpośrednio powodowaną powstającym kwasem węglowym lub tlenem. Porywana z parą w autoklawie woda może prowadzić do korozji, jak i wytrącania się soli wapnia na powierzchni opakowań oraz urządzeń. W przypadku otwartego systemu chłodzenia (autoklawy wodne) występuje ponadto potencjalne zagrożenie natury mikrobiologicznej. Zanieczyszczona w takim układzie materiałem biologicznym woda kotłowa mieszając się z wodą chłodniczą może powodować jej zanieczyszczenie mikrobiologiczne. W rezultacie może to być przyczyną biokorozji ograniczającej trwałość konserw. W celu dezynfekcji wody prowadzącej do poprawy jej stanu mikrobiologicznego przydatne są związki chloru (chloraminy), bromu (bromaminy) oraz ozon i promienie UV. Dla uzdatniania wody zasilającej autoklawy stosować można natomiast filtrację, odżelazianie, zmiękczanie i odsalanie. Dodatkowymi zabiegami umożliwiającymi bezpieczną i optymalną pracę autoklawów jest wprowadzania do wody korygujących związków chemicznych (ług sodowy, siarczyn sodowy). Ocena skuteczności sterylizacji konserw Skutecznie przeprowadzany proces sterylizacji powinien gwarantować zachowanie bezpieczeństwa zdrowotnego konserw. W celu potwierdzenia prawidłowości procesu niezbędne są sprawdzenia parametrów i wyróżników dotyczących określonych następujących badań: prawidłowość całego procesu potwierdzona wykresem, wizualne badanie zamkniętych opakowań pod względem oceny szczelności, badanie podwójnej zakładki w przypadku opakowań metalowych (puszki), wielkość podciśnienia w słojach, badania mikrobiologiczne, testy termostatowe. Testy (próby) termostatowe przeprowadza się przez 7 dni w temperaturze 37 C lub przez 10 dni w temperaturze 35 C. Po upływie założonego czasu sprawdza się i podaje wynik oceniający wystąpienie ewentualnego bombażu mikrobiologicznego. Wynik ujemny określający brak bombażu potwierdza prawidłowość i skuteczność mikrobiologiczną procesu obróbki cieplnej konserw. Autor: dr inż. Jerzy Wajdzik cd. str. 20