Понимание коммерческой стерильности в пищевой промышленности
Консервы длительного хранения, готовые к употреблению блюда и влажные корма для домашних животных месяцами находятся на полках магазинов при комнатной температуре, но при этом остаются безопасными для употребления. Причина — коммерческая стерильность, контролируемое термическое воздействие, являющееся основой всей индустрии ретортной обработки пищевых продуктов. Для производителей продуктов питания понимание коммерческой стерильности — это разница между проверенным производственным процессом и предприятием, которое просто нагревает продукты и надеется на лучшее.
В этом руководстве объясняется, что означает коммерческая стерильность, почему она важна для безопасности и срока годности, какие факторы на нее влияют и как проводится валидация процессов стерилизации в автоклавах. Также рассматриваются целевые микроорганизмы, лежащие в основе проектирования процесса, значение показателя F₀ и технологии автоклавирования, используемые для достижения стабильных результатов.
Основные выводы
Коммерческая стерильность не означает абсолютную стерильность; она означает, что микроорганизмы, которые могут размножаться и вызывать порчу продукта или представлять опасность для здоровья населения при предполагаемых условиях хранения, контролируются до безопасного уровня.
Безопасность процесса стерилизации пищевых продуктов основывается на проверенных температурных режимах, а не только на заданных значениях температуры; распределение тепла, проникновение тепла и микробиологическая проверка также играют важную роль.
Значение F₀ выражает летальное воздействие термического процесса при эталонной температуре 121,1 °C, однако требуемое целевое значение зависит от продукта, упаковки и результатов валидации.
Продукты с низкой кислотностью (pH выше 4,6) требуют наиболее тщательного контроля, поскольку в них размножаются термостойкие бактериальные споры, в том числе и те, которые имеют важное значение для общественного здравоохранения.
Выбор технологии автоклавирования, такой как распыление воды, паровоздушная система и роторные системы, влияет на равномерность нагрева и эффективность процесса, но проверенный процесс остается основой.
Что такое коммерческая стерильность?
Коммерческая стерильность — это состояние, достигаемое посредством надлежащей обработки, при которой микроорганизмы, способные размножаться в предполагаемых условиях хранения и транспортировки, включая условия, имеющие значение для общественного здравоохранения, контролируются до требуемого уровня. Это не означает, что каждый микроорганизм уничтожен. Цель состоит в достижении уровня микробиологической стабильности, необходимого для конкретного продукта и предполагаемых условий его хранения.
В соответствии с правилами Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (21 CFR Part 113), коммерческая стерильность термически обработанных продуктов с низким содержанием кислоты означает состояние, достигаемое путем нагревания, которое делает продукт свободным от жизнеспособных микроорганизмов, включая споры, способных размножаться в продукте в обычных условиях хранения и транспортировки без охлаждения. Нормативные определения, подобные этому, являются технической основой этого термина, и производители, экспортирующие продукты длительного хранения, должны уточнить точное определение, действующее на их целевом рынке.
Коммерческая стерильность против абсолютной стерильности
| Сравнение | Коммерческая стерильность | Абсолютная стерильность |
|---|---|---|
| Главная цель | Соответствует требованиям безопасности и стабильности при предполагаемых условиях хранения. | Уничтожьте все жизнеспособные микроорганизмы. |
| Ключевые соображения | Целевые микроорганизмы, условия хранения и стабильность продукта. | Все жизнеспособные микроорганизмы |
| Применение в пищевой промышленности | Обычно применяется к продуктам длительного хранения, прошедшим термическую обработку. | Как правило, это не является практической целью промышленной обработки пищевых продуктов в автоклавах. |
| Интенсивность процесса | Разработано с учетом рисков, связанных с продукцией, и требований к сроку годности. | Для этого потребуется гораздо более высокая температура, что ухудшит качество продуктов. |
Для производителей продуктов питания коммерческая стерильность заключается в достижении необходимой безопасности и стабильности в реальных условиях производства, хранения и распределения, при этом максимально сохраняя качество продукции.
Почему важна стерильность в коммерческих целях?
Промышленная стерильность влияет не только на безопасность пищевых продуктов. Она также сказывается на сроке годности, качестве продукции и требованиях к хранению.
Безопасность пищевых продуктов:Меры контроля направлены на борьбу с патогенами и соответствующими термостойкими спорообразующими микроорганизмами.
Срок годности:Снижает риск порчи, вздутия упаковки и других микробиологических изменений.
Качество продукции:Способствует достижению баланса между инактивацией микроорганизмов и сохранением вкуса, цвета и текстуры.
Хранение и распространение:Обеспечивает хранение и распределение при комнатной температуре, если продукт, процесс и упаковка соответствуют применимым требованиям.
Коммерческая стерильность не означает, что продукт можно хранить неограниченно долго. Фактический срок годности также зависит от состава, целостности упаковки и условий хранения.
Целевые микроорганизмы, лежащие в основе проектирования технологических процессов.
Графики термической обработки разрабатываются с учетом наиболее термостойких микроорганизмов, способных выживать в продукте и его упаковке. В промышленной стерилизации пищевых продуктов наиболее важны две группы микроорганизмов.
Патогены, имеющие значение для общественного здравоохранения
Clostridium botulinumБотулиническая инфекция, вызываемая спорообразующей бактерией, способной вырабатывать смертельно опасный токсин, является основным фактором безопасности консервированных продуктов с низким содержанием кислоты. Термическая обработка ботулиническим токсином, часто описываемая как 12-кратное снижение (12D), снижает вероятность выживания спор до крайне низкого уровня. Эта концепция десятилетиями является стандартной основой проектирования процессов термической обработки продуктов с низким содержанием кислоты, и она объясняет, почему технологические процессы для таких продуктов требуют столь строгого соблюдения.
Микроорганизмы, вызывающие порчу продуктов
Термостойкие микроорганизмы, вызывающие порчу продуктов, такие как термофильные спорообразующие бактерии.Geobacillus stearothermophilusБотулинический токсин может выжить после обработки ботулиническим токсином, но не может размножаться при надлежащих условиях хранения. Поэтому при проектировании технологического процесса необходимо сбалансировать безопасную обработку ботулиническим токсином с адекватной обработкой, предотвращающей порчу продукта, и его предполагаемой температурой хранения. Именно поэтому требования к стерильности в коммерческих целях могут различаться для продукта, хранящегося в теплом складе, и продукта, хранящегося в более прохладных условиях.
Кислотность влияет на уровень риска.
Продукты с pH выше 4,6 классифицируются как слабокислотные и требуют наиболее строгой термической обработки. Кислотные продукты, такие как фруктовые продукты с pH ниже 4,6, как правило, требуют более щадящих методов обработки, поскольку сама кислотность подавляет рост спор. Поэтому знание классификации pH продукта является одним из первых шагов в установлении требований к стерильности для коммерческого использования.
Какие факторы влияют на стерильность продукции в коммерческих целях?
Промышленная стерильность зависит от научно обоснованной и подтвержденной схемы термической обработки, а не только от настроек температуры.
| Ключевой фактор | Влияние на обработку |
|---|---|
| Характеристики продуктов питания | Уровень pH, вязкость, размер частиц и состав влияют на микробиологические риски и проникновение тепла. |
| Температура и время | Совместными усилиями определите степень инактивации микроорганизмов, достигаемую в процессе термической обработки. |
| Формат упаковки | Материалы упаковки, конструкция и целостность уплотнения влияют на пригодность процесса, а также на стабильность продукта. |
| Валидация процесса | Подтверждает, что запланированный процесс соответствует требованиям безопасности продукта. |
| Условия хранения | Влияет на стабильность продукта и достижимый срок годности. |
Например, для продуктов с низким содержанием кислоты обычно требуется тщательный контроль за термостойкими бактериальными спорами. Для густых соусов и продуктов, содержащих твердые частицы, могут потребоваться специальные исследования проникновения тепла, чтобы определить, как тепло достигает наименее нагреваемой области продукта. В результате одни и те же параметры автоклавной стерилизации не следует применять без разбора к различным продуктам.
Как оценивается процесс автоклавной стерилизации?
При использовании автоклава для термической обработки пищевых продуктов достижение заданной температуры само по себе не гарантирует товарную стерильность. Производителям необходимо учитывать утвержденный план процесса, фактические данные о работе, целостность герметизации упаковки и соответствующие меры микробиологической проверки.
Понимание значения F₀
Значение F₀ обычно используется для выражения эквивалентного летального эффекта термической обработки при эталонной температуре 121,1 °C. Проще говоря, оно преобразует полный температурно-временной профиль цикла автоклавирования в одно число, описывающее степень летальности продукта при нагревании. Однако требуемый целевой показатель процесса зависит от рецептуры пищевого продукта, целевых микроорганизмов и результатов валидации. Единое значение F₀ не следует рассматривать как универсальный стандарт для всех пищевых продуктов.
Распределение тепла, проникновение тепла и проверка
Оценка процесса, как правило, включает три взаимосвязанных этапа:
Исследование распределения тепла:Подтверждает равномерный нагрев ретортой и выявляет холодные зоны сосуда.
Исследование проникновения тепла:Измеряет скорость достижения теплом самой медленно нагревающейся точки внутри самого продукта и упаковки.
Микробиологическая верификация:Использует инокулированные пакеты или биологические индикаторы для подтверждения того, что запланированный процесс обеспечивает требуемую инактивацию.
Равномерный нагрев внутри емкости делает каждый из этих этапов более предсказуемым. Автоклавные системы с принудительной конвекцией, такие как системы водяного распыления и паровоздушные системы, обеспечивают циркуляцию нагревательного элемента для уменьшения перепадов температур внутри камеры, что способствует более равномерной подаче тепла к каждой упаковке.
Экспортные и нормативные требования
Производителям экспортируемой продукции также следует подтвердить соответствие действующим нормам и требованиям к обработке на целевом рынке, принимая во внимание категорию продукта и формат упаковки. Единым ориентиром служат международные стандарты пищевой промышленности, такие как Кодекс гигиенической практики Codex Alimentarius для консервированных продуктов с низким содержанием кислоты и подкисленных консервированных продуктов с низким содержанием кислоты, а нормативно-правовая база страны назначения определяет необходимые юридические требования.
Технологии автоклавирования, используемые для достижения коммерческой стерильности.
В пищевой промышленности для промышленной стерилизации используется несколько технологий периодической автоклавной стерилизации, и каждая из них по-разному регулирует среду нагрева. Выбор технологии влияет на равномерность нагрева, время цикла, энергопотребление и форматы упаковки, которые может обрабатывать линия.
| Тип реторты | Принцип нагрева | Типичное использование |
|---|---|---|
| Реторта для распыления воды | Горячая вода распыляется через форсунки на упаковки; пар нагревает циркулирующую воду. | Жесткие банки, стеклянные сосуды, пластиковые бутылки и пакеты, находящиеся под противодавлением. |
| Паровоздушная реторта | Пар смешивается с воздухом с помощью вентилятора; давление регулируется независимо от температуры. | Гибкие пакеты и полужесткие упаковки, требующие противодавления |
| Паровая реторта | Прямой паровой нагрев камеры | Жесткие банки в классической технологии перегонки |
| Вращающаяся реторта | В течение цикла пакеты медленно вращаются для более быстрой и равномерной передачи тепла. | Продукты с высокой вязкостью, крупные упаковки, пищевые частицы. |
| Реторта для погружения в воду | Упаковку погружают в нагретую воду, часто с каскадным напором или перемешиванием. | Изделия, требующие бережного, равномерного нагрева |
Независимо от используемой технологии, залог коммерческой стерильности заключается не просто в завершении цикла термической обработки. Важно обеспечить последовательное применение проверенного термического процесса в повседневном производстве и сохранение целостности упаковки после обработки. Эти соображения имеют центральное значение для планирования и контроля стерилизации в автоклаве для продуктов длительного хранения.
Чтобы сравнить эти технологии на практике, покупатели могут ознакомиться с типовыми автоклавными машинами от одного и того же производителя:
Автоклав для распыления воды
Автоклав с противоточным распылением воды, теплообменником для нагрева, распылительными форсунками и точным контролем температуры и давления для банок, банок, бутылок и пакетов.
Просмотреть товар
Роторная автоклавная машина
Роторная автоклавная печь с медленным вращением на 360° для более быстрой и равномерной передачи тепла, подходит для высоковязких продуктов и крупногабаритных упаковок.
Просмотреть товар
Паровоздушная реторта
Паровоздушная автоклавная печь с вентилятором принудительной конвекции, контролем температуры ±0,3°C и независимым регулированием давления для гибкой и полужесткой упаковки.
Просмотреть товарПланируете линию автоклавной стерилизации?
Компания DTS проектирует и производит автоклавы периодического действия и автоматизированные системы стерилизации, обладая 26-летним опытом в области термической обработки и поставляя продукцию клиентам в более чем 56 странах. Емкости могут быть изготовлены в соответствии со стандартами ASME, CE-PED, FDA и другими региональными стандартами. Отправьте запрос с указанием типа вашей продукции, формата упаковки и необходимой производительности для получения рекомендаций, ориентированных на ваш производственный процесс.
Получить ценовое предложениеПосмотреть автоклавы →Заключение
Промышленная стерильность — это состояние, обеспечивающее безопасность и стабильность термически обработанных пищевых продуктов при нормальном хранении, и достигается она за счет проверенных термических процессов, а не только за счет температурных настроек. Производители должны понимать целевые микроорганизмы для своей продукции, факторы, влияющие на проникновение тепла, и значение показателя F₀, а затем подтвердить соответствие нормативным требованиям своих экспортных рынков. При наличии проверенного графика, равномерного нагрева в автоклаве и надежной упаковки промышленная стерильность становится воспроизводимым производственным стандартом.
Для покупателей, ищущих надежного производителя автоклавных печей, компания DTS предлагает системы периодического действия — от систем с водяным распылением, паровоздушных и роторных до автоматизированных производственных линий, с инженерной поддержкой, установкой и проверкой качества.
Часто задаваемые вопросы
Промышленная стерильность — это состояние, достигаемое за счет соответствующей термической обработки, при которой количество микроорганизмов, способных размножаться в условиях, предусмотренных для хранения продукта, включая условия, представляющие опасность для общественного здравоохранения, контролируется до безопасного уровня. Это стандарт, используемый для консервированных и упакованных продуктов длительного хранения.
Нет. Коммерческая стерильность не является абсолютной стерильностью. Некоторые термостойкие споры могут оставаться, но они не способны размножаться в условиях, предусмотренных для хранения и транспортировки продукта, поэтому пищевой продукт остается безопасным и стабильным.
В пищевой промышленности для обычной стерилизации используются температуры автоклава в диапазоне примерно 110–135 °C, в зависимости от продукта, упаковки и проверенного процесса. Точный режим определяется исследованиями проникновения тепла, а не фиксированной температурой.
F₀ выражает эквивалентный летальный эффект термического процесса при эталонной температуре 121,1 °C. Он суммирует полный температурно-временной профиль в одно число, но требуемое целевое значение варьируется в зависимости от продукта и результатов валидации.
Поскольку проникновение тепла зависит от pH, вязкости, размера частиц и упаковки. Густой соус в большой упаковке нагревается медленнее, чем жидкий бульон в маленькой банке, поэтому для каждого продукта необходимы свои собственные, подтвержденные целевые параметры процесса.
К распространенным типам автоклавов относятся системы распыления воды, паровоздушные, паровые, роторные и системы погружения в воду. Каждый из них по-разному работает с нагревающей средой и подходит для различных форматов упаковки и характеристик продукции.
Ссылки и примечания
FDA — нормативное определение коммерческой стерильности для термически обработанных продуктов с низким содержанием кислоты и соответствующие рекомендации по безопасности пищевых продуктов:https://www.fda.gov/food.
Кодекс Алиментариус — международные стандарты и кодексы гигиенической практики в области пищевых продуктов, включая обработку консервированных продуктов:https://codex.fao.org/home.
IFT (Институт пищевых технологов) — профессиональные ресурсы в области пищевой науки, посвященные термической обработке и безопасности пищевых продуктов:https://www.ift.org/.
Методика обработки ботулиническим токсином 12D и пороговое значение pH 4,6 являются давно устоявшимися отраслевыми концепциями в проектировании термических процессов с низким содержанием кислоты; конкретные целевые значения должны определяться на основе проверенных технологических графиков.
Типичные диапазоны рабочих температур автоклава (110–135 °C), эталонная температура по шкале Ф₀ (121,1 °C) и терминология распределения тепла/теплопроникновения/микробиологической верификации соответствуют общепринятой отраслевой практике и нормативным требованиям; фактические значения зависят от продукта и процесса валидации.
Информация о компании (26 лет опыта, более 7500 поставленных автоклавов, клиенты в более чем 56 странах, более 100 проектов «под ключ», контроль температуры ±0,3°C в паровоздушных системах, соответствие стандартам сертификации ASME / CE-PED / FDA / CRN / DOSH / KEA) представлена в соответствии с DTS и не была независимо проверена в рамках данной статьи:https://www.retort-machine.com/About-DTS.html.
Изображения продукции взяты с веб-сайта DTS и используются для иллюстрации указанных товарных линий.
