których można się spodziewać w danej grupie, surowców. Drobnoustroje krytyczne są to drobnoustroje, które wykazują największą ciepłooporność (w danym środowisku) podczas procesu, a ich zniszczenie daje gwarancję pełnego utrwalenia produktu (tab. 1.1).
Tabela 1.1. Drobnoustroje krytyczne w wybranych grupach surowców żywnościowych
Rodzaj drobnoustroju |
Produkty żywnościowe |
£>,2i [min] | z | |
Bacillus stearothermophilus |
warzywa, mleko |
4 |
10 |
Clostridium thermosaccharofyticum |
warzywa |
3-4 |
7,2-10 |
Clostridium sporogenes |
mięso |
0,8-1,5 |
8,8-11,1 |
Bacillus subtilis |
produkty mleczne |
0,5-0,76 |
4,1-7,2 |
Clostridium botulinum |
żywność mało kwaśna |
0,1-0,2 |
7,7-10 |
Źródło: Ogólna technologia żywności (pod red. E. Hajduk), 2001; wyd. U poprawione i zmienione; Akademia Rolnicza, Kraków.
Tempo niszczenia drobnoustrojów zachodzi według kinetyki reakcji I rzędu i ma postać zależności logarytmicznej, co znaczy, że niewielki upływ czasu powoduje znaczny ubytek liczby komórek drobnoustrojów. Zmiana liczby drobnoustrojów w czasie w wyniku ogrzewania jest proporcjonalna do ich ilości w danym momencie procesu. W jednostce czasu jest niszczonych procentowo tyle samo komórek drobnoustrojów, niezależnie od ich liczby początkowej. Należy jednak pamiętać, że początkowe zakażenie surowca ma bezpośredni 'vpłvw na długość przeprowadzanego procesu — im na początku drobnoustrojów jest więcej, tym proces będzie dłuższy. Powyższa zależność świadczy o tvm, że nigdy nie osiągnie się pełnej czystości mikrobiologicznej środowiska (zawsze ilość komórek będzie malała o określony procent lub inaczej mówiąc -gdy liczba komórek będzie dążyła do zera, czas będzie dążył do nieskończoności). Tłumaczy to wprowadzenie pojęcia sterylności handlowej (jałowości praktycznej), czyli takiego stopnia wyjałowienia środowiska, które gwarantuje sporadyczne psucie się konserw (jedno opakowanie np. na 10 000).
W celu określenia zależności między liczbą komórek przeżywających proces termiczny zachodzący w stałej temperaturze a czasem jej działania wykreśla się tzw. krzywe przeżycia drobnoustrojów (krzywe śmierci cieplnej), z których można odczytać, ile drobnoustrojów pozostało w produkcie w danym momencie procesu przebiegającego w określonej, stałej temperaturze.
Z termicznym niszczeniem drobnoustrojów wiąże się wprowadzenie kilku ważnych parametrów, dzięki którym można właściwie przeprowadzić czy zaplanować utrwalanie.
Jednym z tych parametrów,Jctóre należy znać, jest.czas dziesięciokrotnej redukcji liczby drobnoustrojów - D. Jest to czas niezbędny do zniszczenia 90% mikroorganizmów w stosunku do ich ilości początkowej lub inaczej - czas, po upływie którego w środowisku pozostało 10% drobnoustrojów, lub czas potrzebny do dziesięciokrotnego zredukowania liczby komórek. Założenia te dotyczą zwykle drobnoustroju krytycznego. Pozostała mikroflora jest bowiem niszczona wcześniej podczas procesu. D - jest nazwane opornością cieplną drobnoustrojów (jest miarą ciepłoopomości drobnoustrojów).
Czas dziesięciokrotnej redukcji jest zależny od temperatury. Znanej temperaturze T, w której przeprowadza się utrwalanie, odpowiada znana wartość D (wyznaczona doświadczalnie).
Przykładowe wartości D i eżas niezbędny do uzyskania tej wartości dla różnych temperatur i dla różnych-grup drobnoustrojów podano w tabeli 1.2.
Tabela 1.2. Przykładowe wartości czasu-dziesięciokrotnej redukcji D, dla różnych temperatur w przypadku poszczególnych grup drobnonstrojów
Grapa drobnoustrojów |
Wartość DT |
Czas [min] |
Pleśnie, drożdże |
■- U6S |
0,5-1 |
Bakterie - formy wegetatywne |
Pm |
< 1 |
Promieniowce |
' ? P65 |
0,51 |
Termofilne spory promieniowców |
Dioo |
45-65 |
Przetrwalniki mało oporne |
P<w |
10 |
Przetrwalniki średnio oporne |
Pioo |
JO |
Przetrwalniki oporne |
Pus _Pl22_ |
10 4 |
Źródło: Mikrobiologia i higiena w przemyśle spożywczym (pod. red. Ż. Żakowskiej i. H. Stobińskiej), 2000; Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź.
Zmieniając temperaturę można zmieniać czas dziesięciokrotnej redukcji, czyli efekt utrwalający można osiągnąć wcześniej przy wyższej temperaturze. W praktyce wyznacza się taką zmianę temperatury, przy której czas dziesięciokrotnej redukcji skraca się dziesięciokrotnie - jest to tzw. parametr z (tab. 1.1). Im większa jest wartość z charakterystyczna dla danego drobnoustroju, tym dany mikroorganizm jest bardziej ciepłoopomy (należy bowiem zastosować wyższą temperaturę, żeby skrócić czas dziesięciokrotnej redukcji). Graficzny obraz z (wykres zależności D od temperatury) jest nazwany krzywą oporności cieplnej lub krzywą czasu śmierci cieplnej TDT. Z krzywej można odczytać, jaki minimalny czas jest potrzebny do zniszczenia populacji danych drobnoustrojów w określonej temperaturze lub też jaka minimalna temperatura jest konieczna do zniszczenia populacji w danym czasie.
— 11