Aseptické zpracování - Aseptic processing

Aseptické zpracování je technologický postup, při kterém jsou komerčně tepelně sterilizované kapalné produkty (typicky potraviny nebo farmaceutika ) baleny do dříve sterilizovaných nádob za sterilních podmínek za účelem výroby skladovatelných produktů, které nepotřebují chlazení. Aseptické zpracování téměř úplně nahradilo sterilizaci tekutých potravin v nádobách, včetně mléka , ovocných šťáv a koncentrátů, smetany , jogurtů , dresinků na saláty , tekutých vajec a zmrzlinových směsí. Roste obliba u potravin, které obsahují malé diskrétní částice, jako je tvaroh , dětská výživa , rajčatové výrobky, ovoce a zelenina , polévky a rýžové dezerty.

Aseptické zpracování zahrnuje tři primární kroky: tepelnou sterilizaci produktu, sterilizaci obalového materiálu a zachování sterility během balení. Aby byla zajištěna obchodní sterilita, musí se za aseptických zpracovatelských zařízení udržovat řádná dokumentace výrobních operací, která prokazuje, že ve všech oblastech zařízení byly dosaženy a udržovány komerčně sterilní podmínky. Jakékoli porušení naplánovaného postupu pro systém zpracování nebo balení znamená, že dotčený produkt musí být zničen, přepracován nebo oddělen a uschován pro další hodnocení. Kromě toho musí být systém zpracování a balení před dalším zpracováním a/nebo balením vyčištěn a znovu sterilizován. Balicí zařízení a obalové materiály jsou sterilizovány různými médii nebo jejich kombinacemi (tj. Nasycenou párou , přehřátou párou, peroxidem vodíku a tepelnou a jinou úpravou).

Historický vývoj v potravinách

Aseptické zpracování bylo odvozeno od stroje Olin Ball 's Heat-Cool-Fill (HCF), který byl vyvinut v roce 1927. Zatímco HCF byl úspěšný ve zlepšování senzorické kvality zpracovaného čokoládového mléka ve srovnání s konzervami , použití zařízení bylo brání jeho ceně, údržbě a nepružnosti zpracování různých velikostí kontejnerů, což činí stroj poruchou.

Ve čtyřicátých letech 20. století vyvinul proces Avoset George Grindrod. Potravinářské výrobky zpracované postupem Avoset byly baleny pod ultrafialovými lampami a sterilizovaným vzduchem uvnitř přetlakové místnosti, aby se nečistoty nedostaly ze zpracovatelské místnosti. Sterilizace byla dosažena použitím přímého vstřikování páry o 126–137 ° C (260–280 ° F) a poté ochlazena. Potraviny ošetřené touto technikou byly popsány jako „vynikající smetanový výrobek“ a každou minutu bylo vyrobeno 75–100 nádob.

Později ve čtyřicátých letech minulého století vyvinul McKinley Martin aseptický proces Dole. Zpracovaná jídla se pohybovala od polévek po speciální omáčky, ovoce a mléčné výrobky. Tento proces zahrnoval čtyři kroky:

  1. Sterilizace produktu zahřátím a okamžitým ochlazením
  2. Sterilizace nádob a víček pomocí páry
  3. Aseptické plnění vychladlých produktů do dříve sterilizovaných nádob
  4. Utěsnění víček v atmosféře nasycené nebo přehřáté páry

Aseptický stroj Dole překonal překážky, které způsobily selhání HCF, protože byl schopen zpracovat různé velikosti kontejnerů, potřeboval méně času na údržbu a méně. Kvalita zpracovávaných produktů byla konzistentní bez ohledu na velikost nádoby, což je důležitá vlastnost pro potraviny citlivé na teplo, vzhledem ke krátké době zpracování. Polévka z hrachové drti byla ošetřena aseptickým strojem Dole v následujícím dávkování: doba zahřívání 140–146 ° C (280–290 ° F) po dobu 3,53 sekundy, doba výdrže 8,8 sekundy a ochlazení na 32 ° C (90 ° F) ) za 14,0 - 17,0 sekund ve srovnání s běžnou dobou zpracování 40–70 minut při 115–121 ° C (240–250 ° F). Nedostatek zájmu spotřebitelů vedl k ukončení výroby potravin zpracovávaných v aseptickém stroji Dole.

Erik Wallenberg , vynálezce společnosti Tetra Briks

Roy Graves začal sterilizovat mléko ve čtyřicátých letech minulého století. Mléko odebrané z krávy prošlo potrubím do vakuové nádrže, která byla poté zahřátá na 285 ° F, poté ochlazena na pokojovou teplotu. Výrobek balený v kovových plechovkách byl široce přijímán spotřebiteli bez přístupu k čerstvému ​​mléku, včetně americké armády .

V roce 1959 došlo v potravinářském průmyslu k příchodu používání laminovaných kontejnerů z papírové fólie a plastu zvaných čtyřstěn. V roce 1962 švédská společnost Tetra Pak uvedla tento kontejner na americký trh. V kontejnerech prodávali pasterizované mléko a nápoje. Společnost Roy Graves začala tento kontejner sterilizovat chlórem a dokázala kontejner asepticky naplnit a hermeticky uzavřít . Používání těchto kontejnerů nebylo americkými spotřebiteli přijato kvůli jejich obtížím při otevírání, nicméně bylo široce používáno americkým námořnictvem .

V roce 1981 byl FDA schválen peroxid vodíku ke sterilizaci nádob.

Dnes jsou lodě používané pro kontinentální přepravu potravin vybaveny aseptickými nádržemi pro přepravu ovocných šťáv. Dalším způsobem přepravy asepticky zpracovaných potravin je použití aseptických sáčků.

zpracovává se

Aseptické zpracování umožňuje, aby byla potravina řádně sterilizována mimo nádobu a poté vložena do dříve sterilizované nádoby, která je následně uzavřena ve sterilním prostředí. Většina systémů používá ke sterilizaci potravinářského výrobku před jeho balením sterilizaci ultra vysokou teplotou (UHT). UHT sterilizuje potraviny při vysokých teplotách obvykle nad 135 C po dobu 1–2 sekund. To je výhodné, protože to umožňuje rychlejší zpracování, obvykle několik sekund při vysokých teplotách (130–150 ° C) a lepší uchování senzorických a nutričních charakteristik. Aseptické výrobky mají trvanlivost v chladu několik měsíců až několik let.

Sterilizace aseptického obalového materiálu je zásadním krokem při aseptickém zpracování potravin. Tyto nádoby jsou sterilizovány k usmrcení mikroorganismů přítomných na nádobě během tváření a přepravy a před plněním. Existuje mnoho metod používaných ke sterilizaci nádob, mezi nejběžněji používané metody patří: teplo, horká voda, chemická sterilizační činidla ( peroxid vodíku nebo kyselina peroctová ) a záření nebo kombinace metod.

Asepticky zpracované potravinářské výrobky lze sterilizovat buď přímým nebo nepřímým způsobem přenosu tepla. Přímého přenosu tepla lze dosáhnout vstřikováním páry a parní infuzí . Potravinové výrobky zpracované parním injektorem procházejí vstřikovací komorou, kde je do produktu vstřikována pára (150 ° C), poté je produkt bleskově ochlazen na 70 ° C. Přímý přenos tepla je vhodný pro potraviny citlivé na teplo, jako je mléko. Pomocí vstřikování páry je však možné zpracovávat pouze kapaliny s nízkou viskozitou a pro zajištění sterilizace je nutná vysoce kvalitní pára. Potravinářské výrobky napuštěné párou zahrnují volně padající potraviny do vysoce tlakové páry, která jídlo ohřeje přibližně na 145 ° C a poté se bleskově ochladí na 65–70 ° C. Infúze páry poskytuje procesorům skvělou kontrolu ve srovnání se vstřikováním páry a snižuje se riziko popálení a přehřátí. Ve srovnání se vstřikováním páry dokáže zpracovat potraviny s vyšší viskozitou, ale riskuje zablokování trysek ve strojním zařízení. Mezi nepřímé formy přenosu tepla patří: deskové výměníky tepla , trubkové výměníky tepla nebo výměníky tepla se škrábaným povrchem. Nejčastěji se používají deskové výměníky tepla, protože jsou levné a umožňují snadné změny během výroby. Trubicový a oškrábaný povrch může ohřívat viskózní jídlo s částicemi nebo vysokým obsahem buničiny s minimálním poškozením.

Zařízení a systémy

Zařízení používané při aseptickém zpracování potravin a nápojů musí být před zpracováním sterilizováno a během zpracování musí zůstat sterilní. Při navrhování zařízení na aseptické zpracování je třeba vzít v úvahu šest základních požadavků: zařízení musí mít schopnost důkladného čištění, musí být schopné sterilizace párou, chemikáliemi nebo vysokoteplotní vodou, sterilizační médium by mělo být schopno kontaktovat všechny povrchy zařízení, což znamená, že zařízení neobsahuje žádné praskliny, trhliny nebo mrtvá místa, zařízení musí být možné udržovat ve sterilním stavu, musí mít schopnost nepřetržitého používání a v neposlední řadě musí zařízení splňovat předpisy.

Aseptické obaly jsou obecně zařazeny do následujících kategorií: plnicí, vzpřímené, tvarové, termoformní , vyfukovací formy a systémy pro hromadné balení a skladování.

  1. Naplňte a utěsněte. Nádoby jsou naplněny a uzavřeny ve sterilním prostředí, aby se zabránilo kontaminaci.
  2. Vztyčte, naplňte a zalepte . Postaví se plastová nádoba, poté se sterilizuje, naplní a uzavře.
  3. Vyformujte, vyplňte a zalepte. V tomto systému je role filmu nejprve sterilizována. Po sterilizaci se vytvaruje do požadovaného tvaru, naplní a utěsní.
  4. Tepelně tvarovat, plnit a utěsňovat. Role filmu se zahřívá a tepelně tvaruje na sterilním povrchu nebo prostředí. Poté se naplní a uzavře, rovněž ve sterilním prostředí.
  5. Vyfoukejte formu, naplňte a utěsněte. Tento proces vyžaduje, aby byl extrudovatelný materiál nejprve vyfukován do sterilního obalu před plněním a utěsněním. Tento proces se obvykle používá k výrobě lahvových produktů, jako jsou džusy a sodovky.
  6. Hromadné systémy balení a skladování. Obaly používané pro hromadné skladování (sudy, totes, tašky atd.) Jsou sterilizovány buď teplem, nebo dezinfekčními prostředky . Po sterilizaci je lze naplnit a zapečetit.

Obalový materiál

Aseptické balení se skládá z plnění a uzavření sterilizovaného obalového materiálu sterilizovaným výrobkem. Aseptický obalový materiál musí nejen zajistit sterilní podmínky v obalu a chránit výrobek před fyzickým poškozením, ale také udržovat kvalitu výrobku uvnitř obalu. Aby toho bylo dosaženo, je laminátový materiál vytvořen z následujících komponent: polotuhý papír, hliník a plast. Papír (70%) dodává obalu tuhost, pevnost a efektivní tvar cihel; je třeba řešit potenciál pro bakterie. Polyetylen s nízkou hustotou (24%), nejběžnější plast používaný pro aseptické balení, umístěný na nejvnitřnější vrstvě tvoří těsnění, díky nimž je obal nepropustný pro kapaliny. Hliník (6%) je umístěn na vnitřní straně aseptického obalu, který tvoří bariéru proti světlu a kyslíku, čímž eliminuje potřebu chlazení a předchází zkažení bez použití konzervačních látek. Většina obalových materiálů používaných v aseptických obalech je vyrobena z plastů místo kovových nebo skleněných nádob kvůli relativně nízkým nákladům na výrobu plastového materiálu ve srovnání s kovem a sklem. Plasty jsou lehčí než kov nebo sklo, díky čemuž jsou levnější a snadněji se přepravují. Výroba plastů také vyžadovala mnohem méně energie než kov a sklo. Díky těmto faktorům se plast stal obalovým materiálem, který byl vybrán pro použití v aseptickém zpracování.

Aseptický obalový materiál vyrobený společností Tetra Pak

Výběr aseptických nádob

Existuje mnoho faktorů, které mohou ovlivnit typ aseptického kontejneru zvoleného pro výrobek. Následující faktory mohou ovlivnit výběr obalového materiálu pro asepticky zpracované výrobky: funkční vlastnosti plastového polymeru (vlastnosti bariéry proti plynům a vodním parám, chemická inertnost a absorpce chuti a zápachu nebo skalpování ), potenciální interakce mezi plastovým polymerem a potravinářským výrobkem, požadovaná trvanlivost, ekonomické náklady, mechanické vlastnosti obalového materiálu (tvarovací vlastnosti, vlastnosti při manipulaci s materiálem a kompatibilita s balícími a sterilizačními metodami), přepravní a manipulační podmínky (houževnatost, stlačení), shoda s předpisy a cílová skupina spotřebitelů.

V závislosti na produktu existuje řada různých typů kontejnerů. Níže uvedená tabulka nabízí několik typů kontejnerů a příklady.

Výběr aseptických nádob
Typ kontejneru Příklady Charakteristiky kontejneru
Tuhé nádoby Kovové plechovky, totes, skleněné lahve a sklenice
Lepenkové kontejnery Papírové/fóliové/plastové kartony a předtvarované kartony s webovým a rolovaným papírem
Polotuhé plastové nádoby Tepelně tvarované šálky, vany a podnosy z webového podavače

Předtvarované šálky, vany, tácky a lahve

Vysoká výrobní rychlost

Flexibilita provozu, kvalitu kontejneru lze předem zkontrolovat

Flexibilní plastové nádoby Sáčky, sáčky atd.

Účinky na kvalitu potravin

Aseptické zpracování zachovává kvalitu potravin rychlým tepelným zpracováním, po kterém následuje krátká doba držení a rychlé ochlazení. Ve srovnání s konzervováním, kde jsou potravinářské výrobky podrobeny vysokoteplotnímu zpracování, umožňuje rychlé tepelné zpracování zajištěné aseptickým zpracováním lépe uchovat vlastnosti potravin citlivé na teplo.

Příchuť

Chuť asepticky zpracovaných potravinářských výrobků se mění minimálně. Mléčné výrobky by mohly mít vařenou chuť, protože jsou vystaveny sulfhydrylovým skupinám. Chuť se během skladování snižuje, protože sulfhydrylové skupiny oxidují . Silně ošetřené mléko by mohlo mít díky proteolýze hořkou příchuť .

Barva

Mléčné výrobky mohou mít změny barvy, což je důsledek Maillardova zhnědnutí . To závisí na množství redukujícího cukru, tvorbě pyralysinů a melanoidinů , závažnosti ošetření a teplotě skladování.

Rostlinné pigmenty, karoten a betanin , nejsou ovlivněny, zatímco chlorofyl a antokyany jsou minimálně sníženy.

Textura

Ve srovnání s konzervami je maso méně náchylné k tvrdnutí při aseptickém zpracování .

Viskozita ovocné šťávy není ovlivněna. Zpracované krájené kousky ovoce a zeleniny jsou měkčí ve srovnání s nezpracovanými kousky v důsledku solubilizace pektických materiálů a ztráty buněčného turgoru.

Nutriční hodnota

Aseptické zpracování dosahuje sterility procesem bleskového zahřívání s teplotami od 91 ° C do 146 ° C a je zpracováno minimálně. Vzhledem k výrazně nižšímu času zpracování a teplotnímu rozsahu používanému při aseptickém zpracování ve srovnání s konvenční sterilizací, jako je konzervování, jsou produkty, které jsou asepticky zpracovány, schopny zadržet více živin. Riboflavin , kyselina pantothenová , biotin , niacin a vitamín B6 nejsou ovlivněny. Při aseptickém zpracování se ztratí přibližně 10% thiaminu a vitaminu B12 , přibližně 15% kyseliny listové a pyridoxinu a přibližně 25% vitaminu C.

Výhody a omezení

Výhody

Potraviny, které jsou zpracovávány asepticky, mají lepší retenci živin, vitamínů a přírodních pigmentů ( chlorofyl , antokyany , betalainy , karotenoidy ) ve srovnání s konzervovanými potravinami, protože nižší teplotě jsou potraviny při zpracování vystaveny. Aseptické zpracování poskytuje flexibilitu při použití různých velikostí nádob a také možnost přidání bioaktivních a na teplo citlivých složek po zpracování ( probiotika , omega-3 mastné kyseliny , konjugované linolové kyseliny ).

Omezení

Aseptické zpracování stojí více než konzervování, protože sterilizace obalových materiálů vyžaduje různé stroje a může být složitá. Kromě toho je udržování sterility vzduchu ve zpracovatelské místnosti obtížné.

Kontrola a regulace FDA pro aseptické zpracování

Kontroly aseptického zpracování jsou jednou z nejsložitějších kontrol operací výroby potravin. Orgány procesu jsou povinny zavést postup, který zajišťuje obchodní sterilitu pro následující:

  1. Produkt
  2. Veškeré vybavení včetně přidržovací trubice a jakéhokoli zařízení za přídržnou trubkou, jako je plnička
  3. Balicí zařízení
  4. Obalový materiál.

Zařízení musí udržovat dokumentaci výrobních operací, která prokazuje dosažení obchodních sterilních podmínek ve všech oblastech zařízení.

Obecné regulační požadavky pro všechny regulované potraviny US Food and Drug Administration (FDA) jsou uvedeny v oddíle 21 amerického kodexu federálních předpisů (CFR), část 117. Oddíl 113,40 uvádí konkrétní požadavky na aseptické systémy zpracování a balení, včetně specifikací pro zařízení a přístrojové vybavení. Jedním z požadavků předpisů FDA je, že všechny operace tepelného zpracování musí být prováděny pod provozním dohledem osoby, která absolvovala kurz instrukce schválený FDA o řízení systémů tepelného zpracování, uzávěrech nádob a postupech okyselování. Lepší Process Control škola poskytuje oddíl aseptických systémů zpracování a balení, a bude splňovat požadavky FDA pro orgány dohledu aseptické operace.

Orgány odpovědné za zpracování jsou odpovědné za aseptické systémy, musí si být vědom určitých faktorů, které jsou jedinečné pro aseptické operace zpracování a balení, proto jsou specifické znalosti v této oblasti zásadní. Ani FDA, ani jiná regulační agentura nevede seznam uznávaných zpracovatelských úřadů, nicméně některé organizace jsou široce uznávány v rámci vládních agentur a průmyslu, že mají zkušenosti a odborné znalosti. Předpisy FDA spoléhají na aseptické úřady pro zpracování a balení, aby stanovily parametry pro sterilizaci produktu, balení a zařízení tak, aby byla zajištěna komerční sterilita konečného produktu.

Formy, které se v současné době používají k podávání aseptických procesů pro potraviny s nízkým obsahem kyselin u FDA, jsou formy 2541c. Postupy pro okyselené potraviny, které jsou asepticky zpracovávány a baleny, jsou zařazeny pod číslem 2541a. Kromě toho musí být zpracovatelské závody registrovány u FDA pomocí formuláře 2541. FDA také vyvinul elektronický systém plnění procesu s nízkým obsahem kyselin v konzervách (LACF), který usnadňuje vyplňování a odesílání formulářů.

FDA uplatňuje autoritu nad typy aseptických zpracovatelských a balicích systémů, které lze použít k výrobě potravin určených k distribuci v americkém obchodě, a to přezkoumáváním a přijímáním nebo odmítáním formulářů procesního podávání od jednotlivých zpracovatelských firem. FDA může požadovat od zpracovatele dostatečné technické informace k vyhodnocení adekvátnosti vybavení a postupů používaných k výrobě komerčně sterilního produktu. Dokud FDA nenalezne žádné další námitky proti procesnímu podání, bude společnosti znemožněno distribuovat produkt vyrobený v tomto systému v mezistátním obchodu.

Finální aseptické produkty musí být před uvolněním do distribuce podrobeny inkubační zkoušce. Firma musí určit čas a teplotu inkubace a také to, kolik nádob se inkubuje. Obecně se akceptuje inkubace při 20–25 ° C po dobu minimálně 7 dnů, následovaná bezprostředně nebo po prvním čtení inkubací při 30–35 ° C po celkovou minimální inkubační dobu 14 dnů. Jiné plány inkubace by měly být založeny na podpoře validačních dat. Je důležité poznamenat, že před inkubací musí být nádoby s mikrobiálním růstovým médiem obráceny, aby se zajistilo, že jsou všechny povrchy důkladně zvlhčeny médiem.

FDA spoléhá na pravidelné inspekce zpracovatelských závodů, aby sledoval dodržování svých regulačních požadavků. Frekvence inspekcí pro jednotlivý závod se může výrazně lišit v závislosti na zabalených produktech, výskytu potenciálních nebezpečných problémů se zpracováním v závodě a dostupnosti inspekčního personálu FDA.

Viz také

Reference

  1. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u Fellows, Peter (2016). Technologie zpracování potravin: principy a praxe (4. vyd.). Kent: Woodhead Publishing/Elsevier Science. ISBN 9780081005231. OCLC  960758611 .
  2. ^ a b c d e f Příručka inženýrství bezpečnosti potravin . Slunce, Da-Wen. Oxford: Wiley-Blackwell. 2011. ISBN 978-1444333343. OCLC  767579357 .CS1 maint: ostatní ( odkaz )
  3. ^ a b c d FDA. „Aseptické zpracování a obaly pro potravinářský průmysl“ . Americký úřad pro kontrolu potravin a léčiv . Citováno 3. dubna 2018 .
  4. ^ a b c d e Pillai, Suresh; Shayanfa, Shima (2014). Pasterizace elektronovým paprskem a doplňkové technologie zpracování potravin . Cambridge: Woodhead Publishing. ISBN 9781782421085. OCLC  897799891 .
  5. ^ a b c d e Pokroky ve výzkumu potravin Sv. 32 . Chichester, CO, 1925–, Schweigert, BS San Diego: Academic Press. 1988. ISBN 9780080567778. OCLC  647803601 .CS1 maint: ostatní ( odkaz )
  6. ^ a b c d e D., David, Jairus R. (2013). Příručka aseptického zpracování a balení . Graves, Ralph H., Szemplenski, Thomas. Boca Raton: Taylor & Francis. ISBN 9781138199071. OCLC  811776682 .
  7. ^ a b c Ansari, IA; Datta, AK (2003). „Přehled způsobů sterilizace obalových materiálů používaných v aseptických obalových systémech“. Zpracování potravin a bioproduktů . 81 (1): 57–65. doi : 10.1205/096030803765208670 .
  8. ^ Hersom, AC (2009). „Aseptické zpracování a balení potravin“. Food Reviews International . 1: 2 : 215–270.
  9. ^ Vaisanen, OM (1991). „Bakterie v papíře a lepence na balení potravin“ (PDF) . Journal of Applied Bacteriology . 71 : 130–133 . Citováno 24. března 2021 .
  10. ^ Willhoft, Edward (1993). Aseptické zpracování a balení pevných částic (1. vydání). Londýn: Blackie Academic & Professional. s. 1–192.
  11. ^ Smith, J. Scott (2004). Zpracování potravin: Zásady a aplikace (1. vyd.). Iowa, USA: Blackwell Publishing.
  12. ^ Smolin, Lori (2017). Výživa: Věda a aplikace (2. vyd.). Content Technologies, Inc.
  13. ^ a b c d e f Nelson, Philip (1993). Zásady aseptického zpracování a balení (3 ed.). USA: GMA Science and Education Foundation. p. 151. ISBN 978-1-55753-496-5.
  14. ^ Hargreaves, Paul. „Doporučení k validaci aseptických procesů“ . Schéma spolupráce farmaceutické inspekce . PIC/S . Vyvolány 8 May je 2018 .

Další čtení

externí odkazy