Pasteurisering - Pasteurization

"Pasteuriserede" omdirigeringer her. For racerhesten, se Pasteuriseret (hest) .

Pasteuriseret mælk i Japan
En plakat fra Chicago Department of Health forklarer hjemmepasteurisering til mødre

Pasteurisering eller pasteurisering er en proces, hvor emballerede og ikke-emballerede fødevarer (såsom mælk og frugtsaft ) behandles med mild varme, normalt til mindre end 100 ° C (212 ° F), for at fjerne patogener og forlænge holdbarheden . Processen er beregnet til at ødelægge eller deaktivere organismer og enzymer, der bidrager til ødelæggelse eller risiko for sygdom, herunder vegetative bakterier , men ikke bakteriesporer .

Processen blev opkaldt efter den franske mikrobiolog, Louis Pasteur , hvis forskning i 1860'erne viste, at termisk behandling ville deaktivere uønskede mikroorganismer i vin . Spoilage enzymer inaktiveres også under pasteurisering. I dag bruges pasteurisering i vid udstrækning i mejeriindustrien og andre fødevareforarbejdningsindustrier for at opnå fødevarekonservering og fødevaresikkerhed .

I år 1999 blev de fleste flydende produkter varmebehandlet i et kontinuerligt system, hvor varme kan påføres ved hjælp af en pladevarmeveksler eller direkte eller indirekte brug af varmt vand og damp. På grund af den milde varme er der mindre ændringer i ernæringskvaliteten og sensoriske egenskaber ved de behandlede fødevarer. Pascalisering eller højtryksbehandling (HPP) og pulserende elektrisk felt (PEF) er ikke-termiske processer, der også bruges til at pasteurisere fødevarer.

Historie

Louis Pasteurs pasteuriseringseksperiment illustrerer det faktum, at væskets ødelæggelse skyldes partikler i luften frem for selve luften. Disse eksperimenter var vigtige beviser, der understøttede ideen om kimteorien om sygdom.

Processen med opvarmning af vin til konserveringsformål har været kendt i Kina siden 1117 e.Kr., og blev dokumenteret i Japan i dagbogen Tamonin-nikki , skrevet af en række munke mellem 1478 og 1618.

Langt senere, i 1768, viste forskning udført af den italienske præst og videnskabsmand Lazzaro Spallanzani , at et produkt kunne gøres "sterilt" efter termisk behandling. Spallanzani kogte kødbouillon i en time, forseglede beholderen umiddelbart efter kogning og bemærkede, at bouillonen ikke ødelagde og var fri for mikroorganismer. I 1795 begyndte en parisisk kok og konditor ved navn Nicolas Appert at eksperimentere med måder at konservere fødevarer på, og det lykkedes med supper, grøntsager, juice, mejeriprodukter, gelé, syltetøj og sirup. Han lagde maden i glasglas, forseglede dem med kork og forseglede voks og lagde dem i kogende vand. Samme år tilbød det franske militær en pengepræmie på 12.000 franc for en ny metode til konservering af mad. Efter cirka 14 eller 15 års eksperimenter indsendte Appert sin opfindelse og vandt prisen i januar 1810. Senere samme år udgav Appert L'Art de conserver les substans animales et végétales (" Kunsten at bevare dyr og grøntsager "). Dette var den første kogebog af sin art om moderne konserveringsmetoder.

La Maison Appert (engelsk: The House of Appert ), i byen Massy, ​​nær Paris, blev den første mad-aftapningsfabrik i verden og bevarede en række fødevarer i forseglede flasker. Apperts metode var at fylde tykke, stormundede glasflasker med produkter fra enhver beskrivelse, lige fra oksekød og høns til æg, mælk og tilberedte retter. Han efterlod luftrum i toppen af ​​flasken, og proppen ville derefter forsegles fast i krukken ved hjælp af en skruestik . Flasken blev derefter pakket ind i lærred for at beskytte den, mens den blev dyppet i kogende vand og derefter kogt i så lang tid, som Appert skønnede passende for at tilberede indholdet grundigt. Appert patenterede sin metode, undertiden kaldet appertisation til hans ære.

Apperts metode var så enkel og brugbar, at den hurtigt blev udbredt. I 1810 patenterede den britiske opfinder og købmand Peter Durand , også af fransk oprindelse, sin egen metode, men denne gang i en dåse , hvilket skabte den moderne proces med konserves af fødevarer. I 1812 købte englænderne Bryan Donkin og John Hall begge patenter og begyndte at producere konserves . Blot et årti senere havde Apperts konservesmetode fundet vej til Amerika. Tin dåse produktion var ikke almindelig før i begyndelsen af ​​det 20. århundrede, dels fordi en hammer og mejsel var nødvendig for at åbne dåser indtil opfindelsen af ​​en dåseåbner af 185 Yeates i 1855.

En mindre aggressiv metode blev udviklet af den franske kemiker Louis Pasteur under en sommerferie i Arbois 1864 . For at afhjælpe hyppigheden af ​​de lokale lagrede vine , fandt han eksperimentelt ud af, at det er tilstrækkeligt at opvarme en ung vin til kun omkring 50–60 ° C (122–140 ° F) i kort tid for at dræbe mikroberne, og at vinen kunne efterfølgende lagres uden at gå på kompromis med den endelige kvalitet. Til ære for Pasteur er denne proces kendt som "pasteurisering". Pasteurisering blev oprindeligt brugt som en måde at forhindre vin og øl i at syre, og der ville gå mange år, før mælk blev pasteuriseret. I USA i 1870'erne, før mælk blev reguleret, var det almindeligt, at mælk indeholdt stoffer, der var beregnet til at maskere ødelæggelse.

Mælk

Yderligere information: Råmælk
180 kg mælk i en ostebeholder

Mælk er et glimrende medium til mikrobiel vækst, og når det opbevares ved omgivelsestemperatur, formerer bakterier og andre patogener sig hurtigt. De amerikanske centre for sygdomsbekæmpelse (CDC) siger, at ubehandlet rå mælk er ansvarlig for næsten tre gange flere indlæggelser end nogen anden fødevarebåren sygdomskilde, hvilket gør den til et af verdens farligste fødevarer. Sygdomme, der forhindres ved pasteurisering, kan omfatte tuberkulose , brucellose , difteri , skarlagensfeber og Q-feber ; det dræber også de skadelige bakterier Salmonella , Listeria , Yersinia , Campylobacter , Staphylococcus aureus og Escherichia coli O157: H7 , blandt andre.

Før industrialiseringen blev malkekøer holdt i byområder for at begrænse tiden mellem mælkeproduktion og forbrug, hvorfor risikoen for sygdomsoverførsel via rå mælk blev reduceret. Da byens tæthed steg og forsyningskæderne blev længere til afstanden fra land til by, blev rå mælk (ofte dage gammel) anerkendt som en kilde til sygdom. For eksempel mellem 1912 og 1937 døde omkring 65.000 mennesker af tuberkulose, der blev pådraget ved at indtage mælk alene i England og Wales. Fordi tuberkulose har en lang inkubationstid hos mennesker, var det svært at forbinde upasteuriseret mælkeforbrug med sygdommen. I 1892 inokulerede kemiker Ernst Lederle eksperimentelt mælk fra tuberkulosesyge køer til marsvin, hvilket fik dem til at udvikle sygdommen. I 1910 indførte Lederle, dengang i rollen som kommissær for sundhed, obligatorisk pasteurisering af mælk i New York City .

Udviklede lande vedtog mælkepasteurisering for at forhindre sådanne sygdomme og tab af liv, og som følge heraf betragtes mælk nu som en sikrere mad. En traditionel form for pasteurisering ved skoldning og belaste af fløde for at øge holdbarheden af smør blev praktiseret i Storbritannien i det 18. århundrede og blev introduceret til Boston i den britiske Kolonier af 1773, selv om det ikke var udbredt i USA for de næste 20 år. Pasteurisering af mælk blev foreslået af Franz von Soxhlet i 1886. I begyndelsen af ​​det 20. århundrede fastlagde Milton Joseph Rosenau standarderne-dvs. lav temperatur, langsom opvarmning ved 60 ° C (140 ° F) i 20 minutter-for pasteurisering af mælk mens han var på United States Marine Hospital Service, især i sin udgivelse af The Milk Question (1912). Stater i USA begyndte snart at vedtage obligatoriske love om pasteurisering af mejeriprodukter, med den første i 1947, og i 1973 krævede den amerikanske føderale regering pasteurisering af mælk, der blev brugt i enhver mellemstatlig handel.

Holdbarheden af ​​kølet pasteuriseret mælk er større end for rå mælk . F.eks. Har pasteuriseret mælk ved høj temperatur, kort tid ( HTST ) typisk en kølet holdbarhed på to til tre uger, hvorimod ultra-pasteuriseret mælk kan vare meget længere, nogle gange to til tre måneder. Når ultravarmebehandling ( UHT ) kombineres med steril håndtering og containerteknologi (f.eks. Aseptisk emballage ), kan den endda opbevares i køleskab i op til 9 måneder.

Ifølge Centers for Disease Control , mellem 1998 og 2011 skyldtes 79% af udbrud i forbindelse med mejeriprodukter i USA rå mælk eller osteprodukter. De rapporterer 148 udbrud og 2.384 sygdomme (med 284, der kræver hospitalsindlæggelse), samt to dødsfald på grund af rå mælk eller osteprodukter i samme tidsperiode.

Medicinsk udstyr

Medicinsk udstyr, især åndedræts- og anæstesiudstyr, desinficeres ofte med varmt vand som et alternativ til kemisk desinfektion. Temperaturen hæves til 70 ° C (158 ° F) i 30 minutter.

Pasteuriseringsproces

Generel oversigt over pasteuriseringsprocessen. Mælken starter til venstre og kommer ind i rørledningen med fungerende enzymer, der ved varmebehandling bliver denatureret og stopper enzymerne fra at fungere. Dette hjælper med at stoppe patogenvækst ved at stoppe cellens funktionalitet. Afkølingsprocessen hjælper med at stoppe mælken fra at gennemgå Maillard -reaktionen og karamelliseringen. Pasteuriseringsprocessen har også evnen til at opvarme cellerne til det punkt, at de brister fra trykopbygning.

Pasteurisering er en mild varmebehandling af flydende fødevarer (både emballerede og uemballerede), hvor produkter typisk opvarmes til under 100 ° C. Varmebehandlings- og køleprocessen er designet til at hæmme en faseændring af produktet. Den surhed af fødevaren bestemmer de parametre (tid og temperatur) af varmebehandlingen, såvel som varigheden af holdbarhed. Parametre tager også højde for ernæringsmæssige og sensoriske kvaliteter, der er følsomme over for varme.

I sure fødevarer ( pH <4,6), såsom frugtjuice og øl , er den varmebehandling designet til inaktivering enzymer (pectin methylesterase og polygalacturonase i frugtsaft) og ødelægge fordærvende mikrober (gær og lactobacillus ). På grund af den lave pH i sure fødevarer kan patogener ikke vokse. Holdbarheden forlænges derved med flere uger. I mindre sure fødevarer (pH> 4,6), såsom mælk og flydende æg, er varmebehandlingerne designet til at ødelægge patogener og ødelægge organismer (gær og skimmelsvampe). Ikke alle ødelæggelsesorganismer ødelægges under pasteuriseringsparametre, hvorfor efterfølgende nedkøling er nødvendig.

Udstyr

Mad kan pasteuriseres på to måder: enten før eller efter emballering i beholdere. Når mad er pakket i glas, bruges varmt vand til at reducere risikoen for termiske stød. Plast og metaller bruges også til emballering af fødevarer, og disse pasteuriseres generelt med damp eller varmt vand, da risikoen for termisk chok er lav.

De fleste flydende fødevarer pasteuriseres ved hjælp af kontinuerlige systemer, der har en opvarmningszone, et rør og en kølezone, hvorefter produktet fyldes i emballagen. Pladevarmevekslere bruges til produkter med lav viskositet , såsom animalsk mælk, nøddemælk og juice. En pladevarmeveksler består af mange tynde lodrette rustfrie stålplader, der adskiller væsken fra varme- eller køle -mediet. Skrabede varmevekslere i overfladen indeholder en indre roterende aksel i røret og tjener til at skrabe meget viskøst materiale, der kan ophobes på rørets væg.

Skal- eller rørvarmevekslere er designet til pasteurisering af fødevarer, der er ikke-newtonske væsker , såsom mejeriprodukter, tomatketchup og babymad. En rørvarmeveksler består af koncentriske rør i rustfrit stål. Fødevarer passerer gennem det indre rør, mens varme-/køle -mediet cirkuleres gennem det ydre eller indre rør.

Fordelene ved at bruge en varmeveksler til at pasteurisere ikke-emballerede fødevarer versus pasteuriserende fødevarer i beholdere er:

  • Varmevekslere giver ensartet behandling, og der er større fleksibilitet med hensyn til de produkter, der kan pasteuriseres på disse plader
  • Processen er mere energieffektiv sammenlignet med pasteurisering af fødevarer i emballerede beholdere
  • Større gennemløb

Efter opvarmning i en varmeveksler flyder produktet gennem et fastholdelsesrør i en bestemt periode for at opnå den nødvendige behandling. Hvis der ikke opnås pasteuriseringstemperatur eller -tid, anvendes en flowafledningsventil til at omdirigere underforarbejdet produkt tilbage til råprodukttanken. Hvis produktet er tilstrækkeligt behandlet, afkøles det i en varmeveksler og fyldes derefter.

Høj temperatur-korttid (HTST) pasteurisering, såsom den, der bruges til mælk (71,5 ° C (160,7 ° F) i 15 sekunder), garanterer mælkens sikkerhed og giver en køleskabstid på cirka to uger. Ved pasteurisering ved ultrahøj temperatur (UHT) pasteuriseres mælk ved 135 ° C (275 ° F) i 1-2 sekunder, hvilket giver samme sikkerhedsniveau, men forlænger sammen med emballagen holdbarheden til tre måneder under køling.

Verifikation

Direkte mikrobiologiske teknikker er den ultimative måling af patogenforurening, men disse er dyre og tidskrævende, hvilket betyder, at produkterne har en reduceret holdbarhed, når pasteurisering verificeres.

Som et resultat af uegnede mikrobiologiske teknikker overvåges mælkepasteuriseringseffektiviteten typisk ved at kontrollere forekomsten af alkalisk phosphatase , der denatureres ved pasteurisering. Ødelæggelse af alkalisk fosfatase sikrer ødelæggelse af almindelige mælkepatogener. Derfor er tilstedeværelsen af ​​alkalisk phosphatase en ideel indikator for pasteuriseringseffektivitet. For flydende æg måles effektiviteten af ​​varmebehandlingen ved α-amylases restaktivitet .

Virkning mod patogene bakterier

I begyndelsen af ​​det 20. århundrede var der ingen solid viden om, hvad tid og temperaturkombinationer ville inaktivere patogene bakterier i mælk, og derfor var en række forskellige pasteuriseringsstandarder i brug. I 1943 blev både HTST -pasteuriseringsbetingelser på 72 ° C (162 ° F) i 15 sekunder samt batchpasteuriseringsbetingelser på 63 ° C (145 ° F) i 30 minutter bekræftet af undersøgelser af den komplette termiske død (som bedst som det kunne måles på det tidspunkt) for en række patogene bakterier i mælk. Fuldstændig inaktivering af Coxiella burnetii (som man på det tidspunkt mente forårsagede Q -feber ved oral indtagelse af inficeret mælk) samt Mycobacterium tuberculosis (som forårsager tuberkulose ) blev senere påvist. Til alle praktiske formål var disse betingelser tilstrækkelige til at ødelægge næsten alle gær , skimmelsvampe og almindelige ødelæggelsesbakterier og også for at sikre tilstrækkelig ødelæggelse af fælles patogene, varmebestandige organismer. De mikrobiologiske teknikker, der blev anvendt indtil 1960'erne, tillod imidlertid ikke, at den faktiske reduktion af bakterier blev opregnet. Demonstration af omfanget af inaktivering af patogene bakterier ved mælkepasteurisering kom fra en undersøgelse af overlevende bakterier i mælk, der blev varmebehandlet efter bevidst at være tilsat høje niveauer af de mest varmebestandige stammer af de mest betydningsfulde mælkebårne patogener.

De gennemsnitlige log 10- reduktioner og temperaturer ved inaktivering af de største mælkebårne patogener under en behandling på 15 sekunder er:

(En log 10 -reduktion mellem 6 og 7 betyder, at 1 bakterie ud af 1 million (10 6 ) til 10 millioner (10 7 ) bakterier overlever behandlingen.)

Den Codex Alimentarius Code of Hygiejnisk Practice for Mælk bemærker, at mælk pasteurisering er designet til at opnå mindst en 5 log 10 reduktion af Coxiella burnetii . Koden bemærker også, at: "De mindste pasteuriseringsbetingelser er dem, der har bakteriedræbende virkninger, der svarer til opvarmning af hver partikel af mælken til 72 ° C i 15 sekunder (kontinuerlig strømningspasteurisering) eller 63 ° C i 30 minutter (batchpasteurisering)" og "for at sikre, at hver partikel er tilstrækkeligt opvarmet, bør mælkestrømmen i varmevekslere være turbulent, dvs. . det Reynolds tal bør være tilstrækkelig høj". Pointen om turbulent strømning er vigtig, fordi simple laboratorieforsøg af varmeinaktivering at brugen reagensglas, uden strømning, vil have mindre bakteriel inaktivering end større målestok eksperimenter, der søger at replikere betingelserne for kommerciel pasteurisering.

Som en sikkerhedsforanstaltning skal moderne HTST-pasteuriseringsprocesser udformes med flowhastighedsbegrænsning samt afledningsventiler, der sikrer, at mælken opvarmes jævnt, og at ingen del af mælken udsættes for en kortere tid eller en lavere temperatur. Det er almindeligt, at temperaturerne overstiger 72 ° C med 1,5 ° C eller 2 ° C.

Dobbelt pasteurisering

Da pasteurisering ikke er sterilisering og ikke dræber sporer, forlænger en anden "dobbelt" pasteurisering holdbarheden ved at dræbe sporer, der er spiret.

Accept af dobbelt pasteurisering varierer efter jurisdiktion. På steder, hvor det er tilladt, sker der normalt en indledende pasteurisering, når mælken blev opsamlet på gården, så den ikke ødelægges før forarbejdning. Mange lande tillader ikke, at sådan mælk simpelthen mærkes som "græsgange", så der bruges i stedet termisering, en proces med lavere temperatur.

Virkninger på fødevarers ernæringsmæssige og sensoriske egenskaber

På grund af sin milde varmebehandling øger pasteuriseringen holdbarheden med et par dage eller uger. Denne milde varme betyder imidlertid også, at der kun er mindre ændringer i varmelabile vitaminer i fødevarerne.

Mælk

Ifølge en systematisk gennemgang og meta-analyse blev det fundet, at pasteurisering syntes at reducere koncentrationerne af vitaminer B12 og E , men det også øget koncentrationer af vitamin A . Bortset fra metaanalyse er det ikke muligt at drage konklusioner om pasteuriseringens virkning på vitamin A, B12 og E udelukkende baseret på konsultation af den store tilgængelige litteratur. Mælk er ikke en vigtig kilde til vitamin B12 eller E i den nordamerikanske kost, så virkningerne af pasteurisering på det daglige indtag af voksne af disse vitaminer er ubetydelige. Imidlertid betragtes mælk som en vigtig kilde til A -vitamin, og fordi pasteurisering ser ud til at øge A -vitaminkoncentrationerne i mælk, er virkningen af ​​varmebehandling af mælk på dette vitamin ikke et stort folkesundhedsproblem. Resultater af metaanalyser afslører, at pasteurisering af mælk fører til et betydeligt fald i C-vitamin og folat , men mælk er heller ikke en vigtig kilde til disse vitaminer. Der blev fundet et signifikant fald i vitamin B2 -koncentrationer efter pasteurisering. Vitamin B2 findes typisk i kvægmælk i koncentrationer på 1,83 mg/liter. Fordi det anbefalede daglige indtag for voksne er 1,1 mg/dag, bidrager mælkeforbruget i høj grad til det anbefalede daglige indtag af dette vitamin. Med undtagelse af B2 synes pasteurisering ikke at være en bekymring for at reducere mælkens næringsværdi, fordi mælk ofte ikke er en primær kilde til disse undersøgte vitaminer i den nordamerikanske kost.

Sensoriske effekter

Pasteurisering har også en lille, men målbar effekt på de sensoriske egenskaber ved de fødevarer, der behandles. I frugtsaft kan pasteurisering resultere i tab af flygtige aromaforbindelser. Frugtsaftprodukter gennemgår en udluftningsproces før pasteurisering, der kan være ansvarlig for dette tab. Deaeration minimerer også tabet af næringsstoffer som C -vitamin og caroten . For at forhindre fald i kvalitet som følge af tabet i flygtige forbindelser kan flygtig genvinding, selvom det er dyrt, bruges til at producere juiceprodukter af højere kvalitet.

Med hensyn til farve har pasteuriseringsprocessen ikke meget effekt på pigmenter som klorofyl , anthocyaniner og carotenoider i planter og dyrevæv. I frugtsaft er polyphenoloxidase (PPO) det vigtigste enzym, der er ansvarligt for at forårsage brunfarvning og farveændringer. Dette enzym deaktiveres imidlertid i udluftningstrinnet før pasteurisering med fjernelse af oxygen.

I mælk er farveforskellen mellem pasteuriseret og rå mælk relateret til det homogeniseringstrin, der finder sted før pasteurisering. Inden pasteurisering mælk homogeniseres for at emulgere dets fedt og vandopløselige komponenter, hvilket resulterer i, at pasteuriseret mælk får et hvidere udseende i forhold til rå mælk. For vegetabilske produkter er farveforringelse afhængig af temperaturforholdene og varigheden af ​​opvarmningen.

Pasteurisering kan resultere i noget teksturtab som følge af enzymatiske og ikke-enzymatiske transformationer i pektins struktur, hvis behandlingstemperaturerne er for høje som følge heraf. Men med mild varmebehandlingspasteurisering er blødgøring af væv i grøntsagerne, der forårsager teksturstab, ikke bekymret, så længe temperaturen ikke kommer over 80 ° C (176 ° F).

Nye pasteuriseringsmetoder

Andre termiske og ikke-termiske processer er blevet udviklet til at pasteurisere fødevarer som en måde at reducere virkningerne på fødevarers ernæringsmæssige og sensoriske egenskaber og forhindre nedbrydning af varmelabile næringsstoffer. Pascalisering eller højtryksbehandling (HPP), pulserende elektrisk felt (PEF), ioniserende stråling , højtrykshomogenisering , UV -dekontaminering , pulseret højintensitetslys , højintensitetslaser , pulseret hvidt lys , ultralyd med høj effekt , oscillerende magnetfelter , højspændingsbue udledning og streamerplasma er eksempler på disse ikke-termiske pasteuriseringsmetoder, der i øjeblikket udnyttes kommercielt.

Mikrobølge volumetrisk opvarmning (MVH) er den nyeste tilgængelige pasteuriseringsteknologi. Den bruger mikrobølger til at opvarme væsker, suspensioner eller halvfaststoffer i en kontinuerlig strømning. Fordi MVH leverer energi jævnt og dybt ind i hele et flydende produkts krop, giver det mulighed for blidere og kortere opvarmning, så næsten alle varmefølsomme stoffer i mælken bevares.

Lav temperatur, kort tid (LTST) er en patenteret metode, der indebærer sprøjtning af dråber i et kammer opvarmet til de sædvanlige pasteuriseringstemperaturer. Det tager flere tusindedele af et sekund at behandle flydende produkter, så metoden er også kendt som millisekundsteknologien (MST). Det forlænger produkternes holdbarhed betydeligt (50+ dage) i kombination med HTST uden at skade næringsstofferne eller smagen. LTST har været kommerciel siden 2019.

Produkter, der normalt er pasteuriseret

Se også

Referencer

Yderligere læsning

eksterne links