دراسات التحقق من صحة الأطعمة المعلبة في عبوات معدنية. اختراق الحرارة

كما ناقشنا في المنشور السابق ، تعد دراسات التحقق من الصحة الحرارية التي يتم إجراؤها في مصانع التعليب إلزامية ومطلوبة في عمليات التدقيق الخارجية التي يتم إجراؤها بواسطة بعض الاعتمادات التي تعزز سلامة الأغذية ، مثل BRC و IFS و HSEQ و FSSC 22000 وما إلى ذلك. مطلوبة أيضًا من قبل سلطات الرقابة الصحية الدولية ، بما في ذلك إدارة الغذاء والدواء (FDA) والهيئة الأوروبية لسلامة الأغذية (EFSA) والاتحاد الأوروبي والمملكة المتحدة و DIPOA و SENASA وغيرها.

تعد هذه الدراسات جزءًا من عملية التحقق من خطة تحليل المخاطر ونقاط التحكم الحرجة التي يتم تنفيذها في مصانع التعليب وتضمن أن الأطعمة المعلبة المبسترة أو المعقمة ، وخاصة الأطعمة منخفضة الحموضة أو الأطعمة المعلبة منخفضة الحموضة (LACF) ، مثل اللحوم والأسماك والمحار والهليون ، البازلاء ، الفاصوليا ، الذرة ، التين ، الحليب وغيرها ، مع درجة حموضة ثابتة أكبر من 4.5 ، أكملت بنجاح عقمها التجاري ولا يوجد خطر من وجود كلوستريديوم بوتولينوم في الطعام ، لأن هذا الكائن الدقيق هو منتج توكسين البوتولينوم الذي يمكن أن يتسبب في وفاة المستهلك.

يجب إجراء دراسات التحقق الحراري من قبل سلطة العمليات الحرارية (PT) ، وهي شخص أو منظمة لديها معرفة عميقة بمتطلبات أو متطلبات المعالجة الحرارية للمعلبات الغذائية ، بحيث تكون غير ضارة تمامًا بالمستهلك ، لديهم أيضًا المعدات والخبرة اللازمة لأداء هذا النوع من تحديد العملية.

هناك دراستان رئيسيتان ، الأولى حول توزيع درجة الحرارة (توزيع الحرارة) ، والتي أجريت على معدات التدفئة أو المعقمات ، والتي قمنا بتطويرها في المنشور السابق في مارس 2022 ، ودراسة تغلغل الحرارة (اختراق الحرارة) ، وهي يتم إجراؤها مباشرة على الطعام ، الموجود داخل الأوعية المعدنية المغلقة بإحكام ، سنتعامل مع هذه الدراسة أدناه.

1. دراسة اختراق الحرارة

إنها طريقة علمية لتحديد مستويات العقم التجاري أو Fo التي يتم الوصول إليها

في حافظة طعام أثناء المعالجة الحرارية المجدولة. هذه الدراسة مخصصة لكل حجم من العلبة ، وفقًا لدرجة الحموضة النهائية المستقرة للغذاء ، وهي مصممة لتدمير كائن حي دقيق معين يمكن أن يتطور في تلك البيئة مسبباً مرضًا منقولًا عن طريق الغذاء (ETA) ، والذي يصيب أو يتسبب في تسمم أو ما هو أسوأ من ذلك يمكن أن يسبب وفاة المستهلك بما يترتب على ذلك من عواقب وخيمة على الصحة العامة.

من بين الأكثر شيوعًا للـ ETAs ، التسمم الغذائي والتهاب المعدة والأمعاء والليستريات التي تسببها الليستريات المستوحدة وداء السلمونيلات الناجم عن السالمونيلا Sp والكوليرا والتهاب الكبد ، إلخ. الآن مع الأخذ في الاعتبار أن التسمم الغذائي هو أخطر إف بي دي يمكن أن يحدث في الإنتاج الصناعي والحرفي للأغذية المعلبة ، سننظر في كلوستريديوم بوتولينوم (Cb) في هذه المقالة كمرجع لتحديد بعض المفاهيم ، مثل قيمة D ، وقيمة z ، والحد الأدنى من Fo ، وطرق الحساب ، ومنحنيات التدمير الحراري ، وتحليل البيانات ، ومستويات العقم التجاري ، وغيرها من الموضوعات التي ستتم مناقشتها في الوقت المناسب.

 

2. المعالجة الحرارية أو العملية المبرمجة

يتم تسخين العلب في عملية إنتاج التعليب ، بعد ملئها بالطعام والسوائل وإخلاءها وإغلاقها لإحكام الإحكام ، لفترة ودرجة حرارة محددة مسبقًا ، باستخدام بعض وسط التسخين ، والذي يمكن أن يكون بخارًا مشبعًا مضغوطًا. ، ماء ساخن ، أو خليط من كليهما ، لتحقيق الاستقرار الميكروبيولوجي للغذاء أو العقم التجاري (FDA ، USDA) ، والذي يتم تعريفه على أنه الحالة التي يتم تحقيقها في محمية من خلال تطبيق الحرارة ، لإنتاج منتج خالٍ من الكائنات الحية الدقيقة القادرة على التكاثر في الغذاء في ظل الظروف العادية للتخزين والتوزيع التجاري بدون تبريد.

يمكن تعريف المعالجة الحرارية للمعلبات الغذائية ، اعتمادًا على درجة الحرارة التي يصل إليها وسيط التسخين ، على أنها مبسترة (أقل من 100 درجة مئوية / 212 درجة فهرنهايت) أو معقمة (أكثر من 100 درجة مئوية) وبسبب ارتفاع مخاطر البقاء على قيد الحياة البكتيريا المسببة للأمراض التي يمكن أن تؤثر سلبًا على صحة المستهلك ، فهي تعتبر نقطة تحكم حرجة (CCP) في خطة HACCP لكل مصنع تعليب.

لم يُعرف بعد بالضبط سبب قتل الحرارة للبكتيريا ، فبالنسبة للبعض ترتبط مقاومة البكتيريا باستقرار البروتينات الإنزيمية المقاومة للحرارة المرتبطة بالجراثيم البكتيرية ، لكن الرأي العام هو أن الجراثيم تموت من الحرارة. تخثر خلويتها البروتينات وهناك وفرة من البيانات التي تُظهر أن العوامل التي تؤثر على تخثر البروتين تؤثر بشكل ملحوظ على المقاومة الحرارية للبكتيريا وجراثيمها.

تم تصميم العملية المبرمجة أو المحددة من قبل سلطة PT ، حيث تحدد بدراسات اختراق الحرارة ، الوقت ومعلمات درجة الحرارة التي يجب أن يخضع لها الحفظ للوصول إلى التعقيم التجاري ، كما أنه يحدد درجة الحرارة الأولية للطعام قبل البدء في العملية وبعض العوامل الحاسمة الأخرى.

 

3. المقاومة الحرارية للكائنات الحية الدقيقة

أي درجة حرارة أعلى من الحد الأقصى للنمو المثالي للكائن الحي تكون قاتلة. يتم تدمير الأشكال النباتية من البكتيريا والخمائر والفطريات بسرعة عند 100 درجة مئوية (212 درجة فهرنهايت) ولا تشكل في العادة خطراً في المعالجة الحرارية للمعلبات الغذائية ، ولكن أبواغ بعض الأنواع البكتيرية شديدة المقاومة للحرارة ولتدميرها ضروري لتعريضهم لفترات طويلة من الزمن لدرجات حرارة عالية. لهذا السبب ، لا يمكن التعبير عن الظروف المميتة للكائن الحي بالقول إنه يموت عند درجة حرارة كهذه فحسب ، بل من الضروري أيضًا الإشارة إلى وقت صيانة فعال ، يُعرَّف بأنه وقت التعرض المميت.

يمكن حساب كمية الحرارة المطلوبة لتدمير البكتيريا في منتج ما باستخدام طرق مختلفة والعلم الذي يدرسها هو علم الجراثيم الحرارية ، والذي يأخذ في الاعتبار في تقييماته خصائص نمو الكائنات الحية الدقيقة ، وطبيعة الغذاء الذي يتم تسخينه فيه و نوع الطعام الذي يسمح للبكتيريا المعالجة حراريا بالنمو أو التمثيل الغذائي فيه.

الطريقة المستخدمة على نطاق واسع هي طريقة مقياس الحرارة ، والتي تتكون من جهاز مصمم خصيصًا لقياس الحرارة اللازمة لتدمير البكتيريا وجراثيمها في ظل ظروف ارتفاع درجة الحرارة ووقت قصير. يتم تحضير الأقراص أو الحاويات المتطابقة بنفس كمية الطعام التي تم تلقيحها بحمل معروف من الكائنات الحية الدقيقة قيد الدراسة ويتم إدخالها في غرفة بخار مقياس الحرارة ، في نهاية وقت التسخين ، تتم إزالة الأقراص من غرفة البخار إلى قم بتبريدها ثم يتم إيداع الطعام على الفور في أنابيب تحتوي على وسط زراعة بكتيريولوجي ، يتم تحضينه عند درجة الحرارة المثلى للكائن الدقيق قيد الدراسة لتقييم بقائه.

طريقة أخرى لدراسة الكائنات الحية الدقيقة المنتجة للغاز تستخدم علب 208×006 لتحديد أوقات التدمير الحراري ، وتسمى أيضًا علب TDT. المنهجية هي نفسها كما في المثال السابق ، مع اختلاف في نهاية العملية ، أثناء الحضانة ، بقاء يتم تقييم الكائنات الحية الدقيقة عندما تنتج غازات تضخم العلب.

 

4. القيم D و Z و FO المعتبرة في دراسات الاختراق الحراري

المعلومات التي تم جمعها في دراسات المقاومة الحرارية للكائنات الحية الدقيقة ، تحدد لها قيمة D وقيمة Z و Fo اللازمة لتحقيق العقم التجاري للأغذية.

قيمة D محددة لكل كائن حي دقيق أو بوغ. يحدد الوقت بالدقائق وعند درجة حرارة ثابتة يتم تحقيق خفض عشري للحمل الميكروبيولوجي في الطعام أو ما سيكون هو نفسه ، الوقت اللازم لتدمير 90٪ من البكتيريا الموجودة عند درجة حرارة محددة في درجة مئوية أو فهرنهايت . كلما زادت قيمة D للكائن الدقيق عند درجة حرارة معينة ، زادت مقاومته للحرارة ، على سبيل المثال عند 121.1 درجة مئوية (250 درجة فهرنهايت) ، تكون قيمة D للميزوفيل C. البوتولينوم 0.21 دقيقة وفي نفس درجة الحرارة درجة الحرارة B يحتوي Stearothermophilus على قيمة D تساوي 5 دقائق.

قيمة Z هي عدد درجات مئوية أو فهرنهايت المطلوبة بحيث يمكن لمنحنى وقت التدمير الحراري أن يمر عبر دورة لوغاريتمية وتستخدم لتحديد نفس المنحنى ، حيث يمكننا الحصول على نفس التأثير المميت للكائنات الحية الدقيقة في درجة الحرارة الأخرى. دراسة. قيمة Z لـ Cb هي كل 10 درجات مئوية أو ما يعادلها كل 18 درجة فهرنهايت.

قيمة F هي الوقت المطلوب بالدقائق لقتل عدد محدد من الكائنات الحية الدقيقة عند درجة حرارة محددة. صيغته العامة هي F = D (log a – log b) ، حيث D هي مقاومة الكائن الدقيق المرجعي للتدمير ، log a هو الحمل الأولي لهذا الكائن الدقيق و lob b هو الحمل النهائي. مع الصيغة ، استنتج أن Fo يجب أن يكون أكبر ، إذا كانت البكتيريا أكثر مقاومة للحرارة وأيضًا إذا كان الحمل الأولي للكائنات الدقيقة في الطعام أكبر ، للتعامل مع الأخير ، يجب أن تكون إجراءات التشغيل القياسية للصرف الصحي (SSOP) جيدة نفذت في معمل التعليب. الحد الأدنى لقيمة Fo لـ Cb للحصول على 12 تخفيض عشري هو 2.52 دقيقة ، ولكن يتم استخدام القيم من 4 وما يصل إلى 6 أو أكثر في الصناعة في حالة المحميات الاستوائية.

الآن طريقتا حساب الفتك التي تستخدم في الغالب في دراسات اختراق الحرارة للأطعمة المعلبة هما: الصيغة الكروية أو الطريقة الرياضية التي تعطي إمكانية حساب العمليات البديلة في درجات حرارة أخرى للعملية الحرارية المبرمجة والطريقة العامة التي وصفها بيجلو. يأخذ في الاعتبار منحنى التسخين بأكمله بالإضافة إلى منحنى التبريد لحساب القدرة المميتة للكائن الدقيق المرجعي. أنا شخصياً أعتقد أنه يجب الاهتمام بالمساهمة البيولوجية للطعام ، وتجنب تمسخ البروتينات والفيتامينات والعناصر الغذائية الأخرى ، ولهذا السبب أفضل استخدام طريقة Bigelow العامة لحساب الفتك أو Fo في الأطعمة المعلبة.

 

5. أداء دراسة الاختراق الحراري

يفضل استخدام المستحضر التجاري للمنتج في مصنع التعليب لإجراء اختبارات اختراق الحرارة ، ومع ذلك ، يمكن استخدام المنتجات المحضرة في المختبر للاختبارات ، مما يضمن تحضير المنتج في أسوأ الظروف المعقولة حالة أو أسوأ حالة. كيفية زيادة تركيز النشا لإنتاج منتج أكثر لزوجة ، وزيادة حجم جزيئات الطعام ، وزيادة الأوزان المعبأة ، في المنتجات التي تستخدم خليطًا من الماء والزيت ، استخدم الزيت فقط ، لأن المواد الدهنية تزيد من مقاومة الحرارة للحرارة الأبواغ ، كل هذه الاعتبارات تساعد على تعويض التغيرات غير المتوقعة التي قد تحدث في الإنتاج العادي.

عادةً ما يكون نوع المزدوجات الحرارية T عبارة عن مستشعرات درجة الحرارة المختارة للدراسات ، ويتم معايرتها كما أشرنا في المنشور السابق ويتم تثبيتها عادةً على جوانب العلب ، وستكون نقطة المزدوجة الحرارية التي ستسجل درجة حرارة الطعام أن تكون في أبرد نقطة أو في المنطقة التي يكون فيها التدفئة أبطأ. الأطعمة المعلبة المليئة بالأطعمة الصلبة أو عالية اللزوجة ، يتم نقل الحرارة عن طريق التوصيل ويتم أخذ المركز الهندسي للحاوية أو أكبر جزء من الطعام عمومًا على أنه أبرد نقطة ، في حالة ملء الأطعمة المعلبة بالحساء والخضروات التي تحتوي على محلول ملحي أو حيث تكون نسبة السوائل عالية ، ثم يتم نقل الحرارة عن طريق الحمل الحراري وتقع نقطة البرودة بشكل عام بين المركز الهندسي للحاوية والقاع. من المهم الإشارة إلى أن المحميات المسخنة بالحمل الحراري يمكنها تسريع تسخينها وبالتالي تقصير وقت العملية ، عندما تعزز الحمل الحراري القسري عن طريق اهتزاز أو تدوير الحاوية أثناء العملية الحرارية المبرمجة.

يجب تحديد كل ازدواج حراري برقم قناة معين في المسجل ويجب أن يتوافق مع نفس عدد المستشعر الموجود داخل كل علبة ، ويجب توثيق ذلك في سجل موقع المسبار لتحليله لاحقًا ، ويجب تحديد موقع مستشعر درجة حرارة واحد على الأقل على لمبة ميزان حرارة الأوتوكلاف. يجب تحديد عدد العلب المستخدمة من قبل سلطة PT ، بالإضافة إلى اتجاه الحاوية وموضعها ، واستخدام أوراق التقسيم ، ودرجة الحرارة الأولية للمنتج ، ودرجة الحرارة ووقت ارتفاع الأوتوكلاف. يجب أن تستمر الدراسة حتى تصل أبرد درجة إلى 2.77 درجة مئوية (5 درجات فهرنهايت) من درجة حرارة المعوجة في التسخين الموصل أو في حدود 1.11 درجة مئوية (2 درجة فهرنهايت) من درجة حرارة المعوجة لجميع المنتجات الأخرى.

 

6. عرض الدراسة مع تحليل البيانات

يتم تقديم دراسة تغلغل الحرارة في تقرير مكتوب حيث يجب تسجيل ما يلي: تحديد مصنع التعليب ، يوم الاختبار ، تحديد الدراسة ، الشخص الذي يوجه الاختبار ، وصف الأوتوكلاف ، حجم الحاوية ، المنتج المعالج ، إمكانية وضع العلب أو التعشيش ، الأوزان المعبأة ، الرسم البياني لموقع المجسات ، درجة الحرارة الأولية ، الوقت ودرجة الحرارة للعملية ، تقرير درجة الحرارة مع حساب Fo لكل مزدوج حراري ، تعريف الحصول على الحد الأدنى من Fo ، وعرض معدل فتك المنحنى والمعلومات الأخرى أو العوامل الحرجة التي تنظر فيها سلطة TP.

يعد تقديم منحنى وقت الموت الحراري للكائنات الدقيقة المرجعية أو المميتة (منحنى وقت الموت الحراري) أمرًا في غاية الأهمية ، لأنه يوضح بشكل قاطع أن Fo أو Po الموجودان يفيان بشكل مرض بالتخفيض العشري للكائن الدقيق المستهدف ، وبالتالي فإن المحمية التي تم تقييمها تكون معقمة تجاريًا.

عادةً ما يتم استخدام أدنى درجة حرارة أو أدنى درجة حرارة يتم الحصول عليها في مزدوج حراري يقع عند النقطة الباردة لأي من المنتجات المعلبة التي تم تقييمها ، لتحديد مدى الفتك الذي تم تحقيقه في العمليات الحرارية. في حالة الأطعمة منخفضة الحموضة (LACF) ، يجب أن يكون الحد الأدنى من Fo الذي تم الحصول عليه بين 4 و 6 لـ C. botulinum ، أو ما يشبه تسخين الطعام إلى درجة البرودة البالغة 121.1 درجة مئوية (250 درجة فهرنهايت) لمدة 6 دقائق.