pasteryzacja
Pasteryzacja – jest techniką konserwacji produktów spożywczych, która odbywa się przy pomocy podgrzewania produktu, zazwyczaj do temperatury poniżej 100 °C (212 °F). Pasteryzacje stosuje się aby zniszczyć lub zahamować wzrost drobnoustrojów chorobotwórczych oraz enzymów przy jednoczesnym zachowaniu smaku i uniknięciu obniżenia wartości odżywczych produktów. A tym samym wydłużenia terminu przydatności do spożycia produktu.
Proces ten nie niszczy jednak form przetrwalnikowych mikroorganizmów jak również większości wirusów. Ze względu na to, że pasteryzacja nie jest sterylizacją i nie unieszkodliwia form przetrwanych to stosowana jest druga (pasteryzacja tzw. podwójna pasteryzacja) poprawiająca jakość produktów poprzez unieszkodliwienie mikroorganizmów pojawiających się z form przetrwalnikowych.
Historia pasteryzacji
Proces podgrzewania wina do celów konserwowania był znany w Chinach już od 1117 roku. Dopiero w 1768 r. ksiądz i naukowiec Lazzaro Spallanzani wykazał, że produkt można uczynić „sterylnym” po obróbce termicznej. Zauważył on, że po ugotowaniu produkt nie zepsuł się i był wolny od mikroorganizmów. Nieco później paryski szef kuchni i cukiernik Nicolas Appert zaczął eksperymentować ze sposobami konserwowania żywności, odnosząc sukcesy przede wszystkim za sprawą konserwacji pożywiania w zamkniętych słoikach poddanych gotowaniu. Metoda ta była prosta i wykonalna, dlatego szybko stała się powszechna i w dalszym stopniu udoskonalana.
W 1810 r. brytyjski wynalazca i kupiec Peter Durand zapoczątkował współczesny proces konserwowania żywności w opakowaniach metalowych (puszkach). Co ciekawe, otwieracz do puszek został wynaleziony dopiero 55 lat później, a dotychczasowe ich otwieranie odbywało się wyłącznie za pomocą młotka i dłuta lub innych narzędzi.
Ponad 50 lat później, w 1864 r. bardziej przyjazną produktom metodę opracował francuski chemik Louis Pasteur. Za pomocą eksperymentów odkrył, że wystarczy, podgrzać młode wino do zaledwie około 50–60 °C (122–140 °F) przez krótki czas, aby zabić drobnoustroje, a wino mogłoby zostać następnie poddane dojrzewaniu bez utraty końcowej jakości. Zaradziło to często otrzymywanej kwasowości miejscowych win. Na jego cześć proces ten został nazwany pasteryzacją. Co za tym idzie pasteryzacja była pierwotnie wykorzystywana w zapobieganiu zakwaszania wina i piwa.
Proces pasteryzacji
Pasteryzacja to łagodna obróbka cieplna płynnych produktów spożywczych, w których produkty są zwykle podgrzewane do temperatury poniżej 100 °C. W zależności od technologii produkty mogą być pasteryzowane w opakowaniach lub bez opakowania. Zastosowanie zarówno obróbki cieplnej jak i chłodzenia ma na celu zahamowanie zmiany fazy produktu. Zarówno czas i temperatura obróbki cieplnej, jak i okres przechowywania produktów wpływa na ich kwasowość. Poza kwasowością innymi parametrami zależnymi od tych zmiennych są wrażliwe na ciepło właściwości odżywcze i sensoryczne produktu.
W przypadku kwaśnych produktów spożywczych, których pH jest niższe od 4,6 (np. soki owocowe i piwo) obróbka cieplna ma na celu inaktywację enzymów (metyloesteraza pektynowa i poligalakturonaza w sokach owocowych) i zniszczenie drobnoustrojów powodujących psucie się produktu. Ze względu na niskie pH niektórych produktów drobnoustroje mają utrudniony rozwój, co przekłada się na wydłużenie okresu przydatności do spożycia takiego produktu o kilka tygodni. W mniej kwaśnych produktach spożywczych o pH większym od 4,6 (np. mleko) obróbka cieplna ma na celu zniszczenie drobnoustrojów jak i innych mikroorganizmów powodujących psucie produktów. Ze względu na to, że nie wszystkie mikroorganizmy powodujące psucie się żywności ulegają unieszkodliwieniu podczas procesu pasteryzacji to konieczne staje się późniejsze chłodzenie produktów.
Na początku XX wieku nie znano kombinacji czasu i temperatury pozwalającej na unieszkodliwienie drobnoustrojów chorobotwórczych w produkcie, dlatego stosowano szereg różnych standardów pasteryzacji. Do 1943 r. Zarówno warunki pasteryzacji krótkotrwałej w wysokiej temperaturze HTST 72 °C (162 °F) przez 15 sekund, jak i warunki pasteryzacji 63 °C (145 °F) przez 30 minut, zostały potwierdzone przez badania całkowitej śmierci termicznej dla szeregu bakterii chorobotwórczych w mleku.
Minimalnymi warunkami pasteryzacji określa się działanie bakteriobójcze polegające na ogrzewaniu każdej cząstki produktu (w tym przypadku mleka) do 72 °C przez 15 sekund (pasteryzacja z ciągłym przepływem) lub 63 °C przez 30 minut (pasteryzacja okresowa). Ponadto należy zapewnić przepływ produktu w wymiennikach ciepła w sposób turbulentny.
Ze względu na środki ostrożności, nowoczesne procesy pasteryzacji HTST muszą być zaprojektowane wraz z ogranicznikiem przepływu, a także zaworami przełączającymi zapewniającymi równomierne podgrzanie mleka przy jednoczesnej kontroli (każda część produktu nie może być poddana krótszej ekspozycji na określoną temperaturę).
Ze względu na możliwość zastosowania nieodpowiednich technik mikrobiologicznych, skuteczność pasteryzacji mleka jest zwykle monitorowana poprzez sprawdzenie obecności fosfatazy alkalicznej (denaturowana w procesie pasteryzacji).
Nowoczesne metody pasteryzacji
W celu pasteryzacji żywności opracowano także inne sposoby termiczne i nietermiczne aby zmniejszyć wpływ pasteryzacji na właściwości odżywcze i sensoryczne żywności oraz zapobieganie degradacji termolabilnych składników odżywczych. Do nietermicznych metod pasteryzacji stosowanych obecnie należą: paskalizacja, obróbka wysokociśnieniowa (HPP) i metoda pulsacyjnego pola elektrycznego (PEF).
Najnowszą dostępną technologią pasteryzacji jest mikrofalowe ogrzewanie wolumetryczne (Microwave volumetric heating – MVH), które wykorzystuje mikrofale do podgrzewania płynów, zawiesin lub substancji półstałych w ciągłym przepływie. Metoda ta dostarcza energię równomiernie i głęboko do całego płynnego produktu, co umożliwia łagodniejsze i krótsze podgrzewanie, dzięki czemu zachowane są prawie wszystkie wrażliwe na ciepło substancje. Technologia ta ma zastosowanie w pasteryzacji mleka.
Metoda, w której stosuje się niską temperaturę w krótkim czasie (Low Temperature, Short Time – LTST) to technologia polegająca na rozpylaniu kropelek w komorze grzewczej, ale poniżej zwykłych temperatur pasteryzacji. Przetwarzanie produktów płynnych zajmuje kilka tysięcznych sekundy, dlatego metoda ta znana jest również pod nazwą technologii milisekundowej (MST). Wydłuża ona znacząco okres przydatności produktów do ponad 50 dni (w połączeniu z HTST) bez niszczenia składników odżywczych lub smaku.
Wpływ pasteryzacji na produkty żywności
Ze względu na łagodną obróbkę cieplną pasteryzacja wydłuża okres przydatności do spożycia produktu od kilka dni lub wielu tygodni. Jednak nawet niewielkie podgrzanie skutkuje zmianami pod względem wrażliwych na obróbkę cieplną witamin w produktach spożywczych.
Stwierdzono, że pasteryzacja mleka prowadzi do znacznego spadku witaminy C, B2 i kwasu foliowego, jednak mleko nie jest ważnym dla człowieka źródłem tych witamin (z wyjątkiem witaminy B2). Poza tym pasteryzacja nie prowadzi do znacznego zubożenia wartości odżywczej mleka.
Pod względem efektów sensorycznych przetwarzanych produktów spożywczych, pasteryzacja ma niewielki, choć mierzalny wpływ. W sokach owocowych może powodować utratę lotnych związków aromatycznych. Produkty wytwarzane np. z owoców bywają poddawane procesowi odpowietrzania przed pasteryzacją, który może być odpowiedzialny za tę stratę. Odpowietrzanie minimalizuje jednak utratę składników odżywczych, takich jak witamina C i karoten. Można zapobiec pogorszeniu jakości wynikającemu z utraty lotnych związków poprzez kosztowny ich odzysk. Na etapie odpowietrzania, w sokach owocowych dezaktywuje się także oksydazę polifenolową. Enzym ten odpowiada za zmianę koloru produktu na brązowy.
W mleku różnica koloru między mlekiem pasteryzowanym a mlekiem surowym jest związana z etapem homogenizacji, który ma miejsce przed pasteryzacją. Po pasteryzacji mleko ma bielszy kolor w porównaniu do mleka surowego. W przypadku produktów roślinnych zmiana koloru zależy od warunków temperaturowych i czasu trwania ogrzewania. Ponadto pod wpływem temperatury pasteryzacja może powodować pewną utratę tekstury produktów spożywczych.
Najczęściej pasteryzowane produkty
Do produktów, u które najczęściej stosuje się pasteryzacje zaliczamy: mleko i jego przetwory, woda, wino, piwo, przetwory warzywne i owocowe (dżemy, marmolady, soki), orzechy, ocet winny, mięso, wędliny oraz wszelkiego rodzaju pożywienie w puszkach.
