Etiket Arşivleri: HTST

Pasteurization: Definition and Methods

Pasteurization: Definition and Methods

Pasteurization: A process named after scientist Louis Pasteur which uses the
application of heat to destroy human pathogens in foods. For the dairy industry, the terms “pasteurization”, “pasteurized” and similar terms shall mean the process of heating every particle of milk or milk product, in properly designed and operated equipment, to one (1) of the temperatures given in the following chart and held continuously at or above that temperature for at least the corresponding specified time:

Temperature           Time                   Pasteurization Type
63ºC (145ºF)*         30 minutes       Vat Pasteurization
72ºC (161ºF)*          15 seconds         High temperature short time Pasteurization(HTST)
89ºC (191ºF)           1.0 second         Higher-Heat Shorter Time (HHST)
90ºC (194ºF)          0.5 seconds       Higher-Heat Shorter Time (HHST)
94ºC (201ºF)          0.1 seconds        Higher-Heat Shorter Time (HHST)
96ºC (204ºF)         0.05 seconds     Higher-Heat Shorter Time (HHST)
100ºC (212ºF)        0.01 seconds     Higher-Heat Shorter Time (HHST)
138ºC (280ºF)        2.0 seconds      Ultra Pasteurization (UP)

*If the fat content of the milk product is ten percent (10%) or more, or if it contains added sweeteners, or if it is concentrated (condensed), the specified temperature shall be increased by 3ºC (5ºF). Provided that, eggnog shall be heated to at least the following temperature and time specifications:

Temperature         Time               Pasteurization Type
69ºC (155ºF)         30 minutes    Vat Pasteurization
80ºC (175ºF)         25 seconds     High temperature short time Pasteurization (HTST)
83ºC (180ºF)         15 seconds     High temperature short time Pasteurization (HTST)

The original method of pasteurization was vat pasteurization, which heat milk or other liquid ingredients in a large tank for a at least 30 minutes. It is now used primarily in the dairy industry for preparing milk for making starter cultures in the processing of cheese, yogurt, buttermilk and for pasteurizing some ice cream mixes. The most common method of pasteurization in the United States today is High Temperature Short Time (HTST) pasteurization, which uses metal plates and hot  water to raise milk temperatures to at least 161° F for not less than 15 seconds, followed by rapid cooling. Higher Heat Shorter Time (HHST) is a process similar to HTST pasteurization, but it uses slightly different equipment and higher temperatures for a shorter time. For a product to be considered Ultra Pasteurized (UP), it must be heated to not less than 280° for two seconds. UP pasteurization results in a product with longer shelf life but still requiring refrigeration. Another method, aseptic processing, which is also known as Ultra High Temperature (UHT), involves heating the milk using commercially sterile equipment and filling it under aseptic conditions into hermetically sealed packaging. The product is termed “shelf stable” and does not need refrigeration until opened. All aseptic operations are required to file their processes with the Food and Drug Administration’s (FDA) “Process Authority.” There is no set time or temperature for aseptic processing; the Process Authority establishes and validates the proper time and temperature based on the equipment used and the products being processed.

Source: IDFA, June 2009

Isıl İşlem Sırasında Gıda Bileşenlerinin Parçalanması ( Dr. Ayhan BAŞTÜRK )

Sabit Sıcaklıkta Yürütülen Isıl İşlemde Bileşenlerin Parçalanması Toledo and Chang (1990) sabit sıcaklıkta uygulanan ısıl işlem sırasında, gıdanın bileşenlerinde ısıl yolla oluşan parçalanmanın (thermal degradation) hesaplanmasına uygun kompozit bir eşitlik geliştirmişlerdir. Sabit sıcaklıkta uygulanan ısıl işlem denince, öncelikle HTST ve UHT gibi yüksek sıcaklıkta uygulanan kısa süreli işlemler kastedilmektedir. Bu tür ısıl işlemlerde gıda maddeleri, uygulanmak istenen yüksek sıcaklığa, dikkate alınmayacak kadar kısa bir süre içinde aniden ulaşmakta, bu sıcaklıkta yeterli bir süre tutulduktan sonra yine dikkate alınamayacak kadar kısa bir süre içinde aniden geriye soğutulmaktadır. Sabit sıcaklıkta ısıl işlem uygulamanın temel koşulu, gıdanın bir anda ısınması ve soğuması olduğuna göre, gıdanın fiziksel yapısının buna uygun olması, yani öncelikle akışkan nitelikte olması gerekmektedir. Akışkan içinde katı parçacıkların bulunması halinde, bu parçacıkların ısınma ve soğuması farklı bir nitelik gösterdiğinden, bu tip gıdalarda “sabit sıcaklıkta ısıl işlem uygulanma” kavramı söz konusu değildir.

Mikroorganizmaların Fiziksel ve Kimyasal Yöntemlerle Kontrolü ( Dr. Halil TOSUN )

Mikroorganizmaların kontrolünün amacı •Hastalıkların engellenerek halk sağlığının korunması •Bulaşmış konakçıyı mikroorganizmalardan arındırmak •Gıdaları mikrobiyal bozulmaya karşı korumak

Sıkça kullanılan terimler • Sterilizasyon – ortamdaki canlı tüm mikroorganizmaların öldürülmesi • Dezenfeksiyon – ortamdaki patojen mikroorganizmaların öldürülmesi, inhibe edilmesi veya uzaklaştırılması • Dezenfektan – dezenfensiyon amacıyla kullanılan maddeler (genellikle kimyasal) – genelde cansız materyallerde kullanılır

• Sanitasyon – Mikrobiyal populasyonun halk sağlığı açısından güvenilir limitlere azaltılması • Antisepsis – Canlı dokuların mikroorganizmalarla enfeksiyonunun engellenmesi – Antiseptik • Dokulara uygulandığında mikroorganizmaların gelişimini engelleyen veya mikroorganizmaları öldüren kimyasal maddelerdir

Antimikrobiyal etmenler • Mikroorganizmaları öldüren veya gelişimlerini kısıtlayan etmenlerdir • -sidal etki: öldürücü etkidir • -statik etki: gelişimi engelleyen (inhibe eden) etkidir

-sidal etki -germisid – Patojenleri ve patojen olmayanların büyük bir kısmını öldüren (vejetatif hücreleri) maddelerdir. • Bakterisid (bakterilerin vejetatif formlarını öldüren…) • fungisid (fungusları öldüren…) • algisid (algleri öldüren…) • virisid ….

-statik etki -mikroorganizmaların gelişimlerini, üremelerini durduran madde veya etkilerdir. • bakteriyostatik (bakterilerin üremesini durduran madde veya etki) • fungistatik (fungusların üremesini durduran madde veya etki)

Antimikrobiyal Etmenlerin Etkinliğine Etki Eden Faktörler • Mikroorganizma sayısı – Yüksek sayıdaki mikroorganizmayı öldürmek için gereken süre az sayıdaki mikroorganizmayı öldürmek için gereken süreden daha uzundur.

• Mikroorganizmaların cinsi – Mikroorganizmalar kullanılan antimikrobiyal maddeden farklı etkilenirler. Vejetatif hücreler sporlara göre daha kolay öldürülürler.

• Antimikrobiyal maddenin konsantrasyonu (yoğunluğu) – Konsantrasyon arttıkça ölüm oranı daha fazla olur. • Temas süresi (duration of exposure) daha uzun temas ⇒daha fazla ölü hücre

• sıcaklık – Sıcaklık yükseldikçe antimikrobiyalin etkisi de artar • Organik madde varlığı – Organik madde antimikrobiyal maddeyi inaktif hale getirir veya organizmayı koruyarak etkiyi azaltır. • pH – Bazik ortama göre asidik ortamda mikroorganizmalar daha düşük sıcaklık ve kısa sürede ölürler • Meyve suyu, domates-100°C’de yaklaşık 45dk • Fasulye, mısır-115°C’de yaklaşık 25dk

Mikroorganizmaların fiziksel yöntemlerle kontrolü • Sıcaklık (yaş sıcaklık, kuru sıcaklık uygulamaları) • Düşük sıcaklık • Filtrasyon • Radyasyon

Sıcaklık • Yaş sıcaklık – Tüm mikroorganizmalara karşı etkilidir – Nükleik asitlerin yapısını bozar, proteinleri denatüre eder, membranların yapısını bozar • Kuru hava sterilizasyonu – Daha az etkilidir,daha yüksek sıcaklıklara ve daha uzun süreye ihtiyaç gösterir – Hücre materyalini okside eder ve proteinleri denatüre eder – Otoklavda sterilizasyon:121°C’de 15dk – Pastör fırınında sterilizasyon:180-190°C’de yaklaşık 2 s

Isısal ölüm etkinliğinin ölçülmesi • Termal ölüm süresi thermal death time (TDT) – Belirli bir ortamdaki mikroorganizmaları, belirli bir sıcaklıkta, öldürmek için gerekli en kısa süre • D değeri decimal reduction time (DRT veya D value) – Belirli bir sıcaklıkta belirli bir ortamdaki mikroorganizma veya sporların %90’ını öldürmek için gerekli süre

Şekil 1

• Z değeri – D değerini 1/10 oranında azaltmak için gerekli sıcaklık artışı Şekil 2

Nemli sıcaklık

Basınçlı buhar kullanımı (Otoklav) • Bakteri sporlarını öldürebilecek en etkili yöntem • Doygun buhar kullanılarak basınç altında kaynama noktası yükseltilerek sıcaklık artışı sağlanır • Mikrobiyolojide besiyerlerinin, cam malzemelerin, aletlerin sterilizasyonunda kullanılır (121ºC/15dk).

Şekil 3

Nemli sıcaklık • Pastörizasyon – 100ºC’nin altındaki sıcaklıklarda uygulanan ısısal işlemlerdir. – Materyalin mikrobiyal yükünü azaltmak suretiyle raf ömrünü uzatmayı sağlar

Sütün pastörizasyonu • Flash pastörizasyon (high temperature short-term – HTST) – 63.3°C’de 30dk veya – 72°C’de 15 sn ısısal işlem sonrasında hızlı soğutma • UHT (Ultra High Temperature ) sterilizasyon – 140-150°C’de 1-3 sn

Sütün pastörizasyonunda amaç: • Patojenlerin öldürülmesi (Hedef mikroorganizma Coxiella burnetti) • Bozulmaya neden olan mikroorganizmaların çoğunluğunun öldürülerek, sütün raf ömrünün uzatılması

Meyve suyunun pastörizasyonunda amaç: • Enzimlerin inaktivasyonu • Bozulmaya neden olan maya (ve küflerin) öldürülmesi

Tindalizasyon • 100ºC’nin üzerindeki sıcaklıklara duyarlı olan besiyeri ve kimyasal maddelere uygulanabilir. • Çözeltiler arka arkaya 3 gün 30 dakika süreyle kaynatılır. Kaynama dışındaki zamanlarda sıvı inkübasyona terk edilir. İnkübasyon sırasında vejetatif hale geçen sporlar bir sonraki kaynatma sırsında ölürler.

Kuru sıcaklık • Kuru hava sterilizasyonu – Pastör fırını kullanımı (petri kapları, pipetler, 180-190ºC/1.5-2s) – Alevden geçirme (öze, pens, bıçak gibi aletlerin alkole batırılıp alevden geçirilmesi)

Düşük sıcaklık • Dondurma (freezing) – Mikrobiyal gelişim tamamen durur – Bazı mikroorganizmalar oluşan buz kristallerinin hücre membranına verdiği zarara bağlı olarak ölebilir. • Soğutma (refrigeration) – Mikrobiyal gelişim ve üreme yavaşlar. – Psikrofiller üreyebilirler.

Filtrasyon (soğuk sterilizasyon) • Yüksek sıcaklığa duyarlı sıvıların sterilizasyonu (veya mikrobiyal yükün azaltılması) için kullanılır. • Havanın mikrobiyal yükü de azaltılabilir.

• Genelde yüksek sıcaklığa duyarlı serumlar, enzimler, bazı vitaminler, antibiyotikler gibi maddelerin sterilizasyonunda kullanılır. • Belirli gözenek çapına sahip membran filtrelerden geçirilen örneğin içindeki mikroorganizmalar filtrede kalırlar. • 0.45 veya 0.2 µm gözenek çapına sahip filtreler kullanılır.

Amaç; • Yüksek sıcaklığa duyarlı sıvıların sterilizasyonu • Mikrobiyolojik analiz (filtreden geçirilen belirli miktardaki sıvının içerisindeki mikroorganizmalar filtre kağıdının uygun bir besiyerine yerleştirilmesiyle geliştirilirler)

Şekil 4

Membran filtrasyon yöntemi Şekil 5 Genelde sıvı örneklerin analizinde kullanışlıdır. 3

Şekil 6 nylon membrane with bacterial removal rating of 0.2 μm

Şekil 7 polycarbonate membrane with 0.4 μm pores

Hava filtreleri • Yüz maskeleri • Yüksek Etkinlik Özellikli Hava (HEPA) filtreleri (High Efficiency Particulate Air) Şekil 8

Şekil 9

Radyasyon • ultraviyole (UV) radyasyon – Kullanımı yüzey sterilizasyonu ile sınırlıdır. – Cam kirli yüzeyler, süt gibi materyaller tarafından absorbe edilmez. • İyonize radyasyon – Materyallerin içine absorbe olabilir. – Bakteri sporlarına karşı etkilidir, ancak her zaman virüslere etkili değildir. – Antibiyotik, hormon, atılabilir plastik gibi materyaller ve bazı gıdaların pastörizasyonu ve sterilizasyon amacıyla kullanılabilir.

Kontrolde kimyasal maddelerin kullanımı

Fenoller Şekil 10

Fenoller • Laboratuar ve hastane dezenfeksiyonunda yaygın olarak kullanılan dezenfektanlardır. • Hücre membranı ve protein denaturasyonu ile hücreye zarar verir. • Organik maddelerin varlığında etkilidir, uzun süre dayanıklıdır. • Ciltte iritasyonlara neden olur.

Alkoller • Bakterisidal, fungisidal etki gösterir, sporisidal etki göstermez. • Bazı virüsleri inaktif edebilir. • Proteinleri denatüre eder, ve membran lipidlerini genelde çözer.

Halojenler • iyot – Cilt antiseptiğidir. – Hücre bileşenlerini okside eder. – Yüksek konsantrasyonda sporları öldürebilir. – Ciltte bozulmalara, boyanmalara, ve alerjilere neden olabilir. – İyodoforlar • Organik taşıyıcılarla kompleks oluşturan iyot

Klor • Hücre bileşenlerini okside eder • Su kaynaklarının ve yüzme havuzlarının dezenfeksiyonunda önemlidir. Süt ve gıda sanayinde kullanılır. Evlerde de etkili bir dezenfektandır. • Bakterilerin vejetatif formları ve funguslar üzerine etkilidir, ancak sporlara etkili değildir. • Organik materyaller varlığında karsinojenik bileşikler oluşturabilir

Ağır metallar • Gümüş, arsenik, çinko, civa, bakır gibi elementlerin iyonlarıdır. • Etkilidir, ancak genelde toksiktir. • Proteinlerle birleşir ve proteinleri inaktive eder, aynı zamanda proteinleri çökeltir.

Kuaterner amonyum bileşikleri

Kuaterner amonyum bileşikleri • Deterjanlar – Hidrofilik ve hidrofobik özellikte organik moleküllerdir. – Islatma ajanı ve emülsifiyer olarak etki eder. • Katyonik deterjanlar – Etkili dezenfektanlardır. – Çoğu bakteriyi öldürür, ancak Mycobacterium tuberculosis ve endosporlara etkisizdir. – Güvenlidir, kullanımı ucuzdur, fakat sert sular ve sabun varlığında inaktive olur.

Aldehitler • Yüksek oranda aktif moleküllerdir. • sporisidal özellik taşır ve kimyasal sterilant olarak kullanılır. • Proteinlerle ve nükleik asitlerle birleşir ve inaktive eder.

Steril edici gazlar • Isıya duyarlı materyallerin sterilizasyonunda kullanılır. • Mikrobisidal ve sporisidal özelliktedir. • Proteinlerle birleşir ve proteinleri inaktive eder.

Pasteurisation ( Y.Doç.Dr. K. BÜLENT BELİBAĞLI )

•Milk flow diagram- HTST
•ESTABLISHMENT OF THE PASTEURIZATION PROCESS
•The impact of pasteurization is defined by a time/temp. relationship applied to the food product. There are two considerations.
•The first is the necessary time/temp. to achieve the desired result of the process.
• The second is the configuration of the equipment required to achieve the established process.
•Milk pasteurization
•Minimum pasteurization processes are based on the occurrence of several microbial pathogens in milk. These pathogens include Brucella abortis, Myobacterium tuberculosis, and Coxiella burnetti. The impact of these pathogens on human health is recognized in the form of tuberculosis and q fever. The minimum pasteurization process has been established as 63℃ for 30 minutes. This process is based on D63 = 2.5 minutes and a Z of 4.1℃.
•The minimum pasteurization process
•The process of 30 minutes at 63℃ represents a 12-D process in that the population is reduced by 12 times the D-value of 2.5 minutes. an initial population of 100 pathogens would be reduced to a probability of l0-10 by the minimum pasteurization process. On the other hand, it must be recognized that the populations of these pathogens in raw milk are much below l00, resulting in the probability of survival being significantly less.
•Survival Curve for Pathogen in Milk
•The process of 63℃ for 30 minutes is a typical process for batch pasteurization of a liquid food product like milk. Most pasteurization processes for liquid foods are accomplished in continuous HTST processes. To determine the HTST process equivalent to 63℃ for 30 minutes, the concept of lethal rate can be utilized. lethal rate is defined by Eq. as follows:
•By accepting the reference temp. as 63℃ as well as pasteurization temp. of 63℃, the lethal rate is equal to 1. The temp. rise and cooling occur rapidly at time zero and the end of 30 minutes.
•The key factor to recognize at this point is that the minimum requirement for pasteurization when considering the impact on a pathogen is a minimum of 30 minutes at the pasteurization temp.
•The lethal rate curve illustrates that the area of the curve is equal to 30 minutes. This represents the holding time at the desired pasteurization temperature.
•Any additional impact of the thermal process, prior to the time the product reaches pasteurization temperature, and after the 30 minutes of holding at the desired temperature, is additional process that is in excess of the minimum requirement.
•Lethal rate Equation
•Lethal Rate Curve for Batch Pas.
•A temperature of 71.5℃ is quite often utilized in HTST pasteurization of milk. If the lethal rate associated with this higher temperature is determined as illustrated in Eq. (3.2): Where the reference temperature is maintained at 63 and the Z of 4.1 is utilized, the lethal rate is 120.
•The lethal rate of 120 is shown on the vertical axis, the process time on the horizontal axis. For example, if the lethal rate curve represent l5 seconds of process time, the area under the curve represents 1,800 seconds or 30 minutes. The area under curve is 30 minutes. These show that a HTST pasteurization process of 7l.5℃ for l5 seconds is equivalent to a pasteurization process of 63℃ for 30 minutes.
•Lethal Rate Curve for HTST Batch Pas.
•DETERMINATION OF BLANCHING PROCESS
•The typical minimum time/temperature relationships for blanching are based on inactivation of enzymes within the product.
•Due to the variety of fruits and vegetables and the different enzyme systems within these products, blanching processes are quite variable in requirements.
•The impact of thermal energy on enzymes has been expressed in terms of decimal reduction times (D) and thermal resistance constants (Z) for many enzyme systems.
•For example, peroxidase has D121 equal to 3 minutes and Z equal to 37.2℃. Based on these thermal resistant characteristics, a reduction of enzyme activity to .01% would require 12 minutes at 121℃.
• In most cases, blanching is accomplished using water at near its boiling point of l00℃ or at steam-produced atmospheric pressure at l00℃.
•In order to achieve the process described for peroxidase, a time in excess of 12 minutes would be required.