TEORIA DELLA PASTORIZZAZIONE – STERILIZZAZIONE e calcolo dell’ F0.
La pastorizzazione in campo alimentare viene definita come il trattamento termico in grado di consentire una eliminazione o consistente riduzione della carica batterica presente(cellule vegetative dei patogeni) senza modificare sostanzialmente i valori nutrizionali, aoma e composizione. Esempio: Bassa temperatura 63°C per 30 minuti, Alta temperatura 72°C per 15 secondi, ecc. Nella sterilizzazione in contenitori ermetici si applica invece la sterilizzazione con temperature più elevate stabilizzando così l’alimento nel tempo.
Al fine di valutare l’effetto del trattamento termico bisogna fare riferimento alle seguenti variabili indicate dalla bibliografia scientifica:
D = Tempo in minuti necessario per ottenere una riduzione decimale della popolazione microbica ad una data Temperatura, cioè ridurre il numero di germi al 10 % del valore iniziale. La temperatura viene indicata a fianco di D. ( Decimal Reduction Time ). Vicino alla temperatura di 65°C muoiono la maggior parte dei batteri vegetativi. Pertanto i valori di D65 variano da 0,2 a 2.
Z = Incremento di Temperatura necessario per ottenere una riduzione decimale del valore di “ D “. Ovviamente più la temperatura di trattamento è alta e più è veloce l’uccisione dei germi. Tale valore viene espresso in °C. Per le spore è 10 °C, per cui il tempo di trattamento si riduce di 10 volte. Per le forme vegetative è 5°C.
F = indice di letalità, è il tempo, a 121 °C, necessario a determinare la distruzione di una popolazione microbica aventi un valore “Z” specifico. Si ottiene riscaldando per un minuto ad una determinata temperatura. ( ad esempio F 121°C = 4 indica che è necessario mantenere la temperatura a 121°C per 4 minuti ).
I valori di “F” in letteratura sono riportati per specifici microrganismi e per un a data Temperatura. Quella di riferimento è 121,1 °C per un organismo con Z = 10. Così 1 minuto a 111°C equivale a 0,1 minuti a 121°C. pertanto
F = D (Log a – Log b)
In cui a = concentrazione iniziale, b = concentrazione finale
Il valore “F0” è indicato quando le spore hanno un “Z = 10” ed un “F 121”. Esprime il numero di minuti in cui, a 121,1°C viene raggiunto un effetto letale uguale alla somma degli effetti letali dell’intero processo di sterilizzazione. Pertanto per determinare tale valore bisogna conoscere il valore “D 121” della spora e le riduzioni decimali necessarie al trattamento. Nella pastorizzazione la Temperatura di riferimento è 60 °C, 70°C, 85°C, ecc.in funzione del tipo di prodotto da trattare.
Esempio: F0 = 4 significa che sul prodotto da sterilizzare, nel processo, era presente un totale di calore pari ad un riscaldamento di 121,1 °C della durata di 4 minuti. NB. Nel cuore del prodotto alimentare F0 viene indicato con il simbolo Fc
La distruzione delle spore batteriche è in funzione del contenuto d’acqua, del pH (>8 / <6), della presenza di grasso e di bassa “aw”.
Normalmente per la stabilizzazione dei prodotti in scatola, per ottenere la sterilità commerciale, si fa riferimento al Concetto Botulinum: 12-D (12 riduzioni decimali)
E cioè D 121 = 0,21
Dal punto di vista pratico e produttivo, si accetta un trattamento con 5 riduzioni decimali con un valore di D 121 = 1 minuto.
I calcoli pertanto sono i seguenti: F0 = 1 x 5 = 5 da riportare nella formula:
F = D 121 (Log N0 – Log N), in cui D121 = 0,2
Pertanto: 5 = 0,2 (Log N0 – Log N)
Log N0 – Log N = 5 / 0,2 = 25
Il trattamento in questo caso riduce le spore di Clostridium Botulinum di 25 riduzioni decimali rispetto al concetto “Botulinum cook” di 12.
Valori di “F0” di alimenti in scatola: Asparagi: 2 – 4, fagioli in sugo: 2 – 4, piselli: 4 – 6, sugo di carne: 8 -15. L’azienda pertanto dovrebbe, in funzione del tipo di produzione, essere già al corrente del valore di “D” e di “Z”. Questi valori numerici saranno inseriti nella formula da cui si ricaverà ”F0”. L’effetto sterilizzante target “ F0 “può essere modificato in funzione della tipologia del prodotto per salvaguardare le caratteristiche sensoriale del prodotto.
Si possono fare delle pastorizzazioni con prodotti differenti in base al pH. – Con pH superiore a 4,20 il coefficiente di pastorizzazione F71 = >30
Con pH inferiore a 4,20 il coefficiente di pastorizzazione F121 = >9
Pertanto F0 è il tempo di permanenza superiore a 121 °C .
Per il tipo di prodotto vegetale ad esempio, bisogna superare i 30 minuti oltre i 71°C. Per sterilizzare lo stesso prodotto bisogna superare i 9 minuti oltre i 121 °C.
Le spore di C. Botulinum gruppo I sopravvivono a riscaldamenti limitati di 121°C per 3 minuti con pH dell’alimento a debole acidità. Il C. Botulinum gruppo II è meno resistente alla temperatura e le sue spore si inattivano a 90°C per 10 minuti. Agendo sul pH, aw e temperatura di conservazione, si evita lo sviluppo di spore che sono sopravvissute al calore. E’ da tenere comunque presente che il trattamento termico non è quasi mai uniforme nel prodotto.