Асептическая обработка - Aseptic processing

Асептическая обработка это технология обработки, в которой термически стерилизованный жидкие продукты (обычно еда или же фармацевтический ) упаковывают в предварительно простерилизованные контейнеры в стерильных условиях для производства продуктов длительного хранения, не нуждающихся в охлаждении.[1] Асептическая обработка почти полностью заменила стерилизацию жидких пищевых продуктов в контейнерах, в том числе молоко, фрукты соки и концентраты, крем, йогурт, заправка для салата, жидкое яйцо, и смесь мороженого. Растет популярность продуктов, содержащих мелкие дискретные частицы, такие как творог, детское питание, помидор товары, фрукты и овощи, супы и рисовые десерты.[1]

Асептическая обработка включает три основных этапа: термическая стерилизация продукта, стерилизация упаковка материал и сохранение стерильности при упаковке.[2] Чтобы обеспечить коммерческую стерильность, требуется, чтобы оборудование для асептической обработки вел надлежащую документацию производственных операций, показывающую, что коммерчески стерильные условия были достигнуты и поддерживаются на всех участках предприятия.[3] Любое нарушение запланированного процесса для системы обработки или упаковки означает, что затронутый продукт должен быть уничтожен, переработан или отделен и сохранен для дальнейшей оценки.[3] Кроме того, перед возобновлением операций по переработке и / или упаковке необходимо очистить и повторно стерилизовать систему обработки и упаковки. Упаковочное оборудование и упаковочные материалы стерилизуются различной средой или комбинацией сред (например, насыщенной пар, перегретый пар, пероксид водорода и тепловые и другие процедуры).[3]

Историческое развитие пищевых продуктов

Асептическая обработка была получена из Олин Болл машина для нагрева-охлаждения-розлива (HCF), разработанная в 1927 году.[4] Хотя HCF удалось улучшить сенсорное качество обработанных шоколадное молоко по сравнению с консервы продукта, использование оборудования было затруднено из-за его стоимости, технического обслуживания и отсутствия гибкости для обработки контейнеров различных размеров, что привело к отказу машины.[5]

В 1940-х годах процесс Avoset был разработан Джорджем Гриндродом. Пищевые продукты, обработанные по технологии Авосет, были упакованы под ультрафиолетовые лампы и стерильный воздух в помещении с избыточным давлением, чтобы загрязняющие вещества вне помещения для обработки. Стерилизация была достигнута путем прямого впрыска пара при температуре 126–137 ° C (260–280 ° F) с последующим охлаждением. Пища, обработанная с использованием этой техники, была описана как «отличный кремовый продукт», и каждую минуту производилось 75–100 контейнеров.[5]

Позже, в 1940-х годах, МакКинли Мартин разработал метод Dole Aseptic Process.[4] Переработанные продукты варьировались от супов до фирменных соусов, фруктов и молочных продуктов.[5] Этот процесс включал четыре этапа:[4][5]

  1. Стерилизация продукта путем нагревания и немедленного охлаждения
  2. Стерилизация тары и крышек паром
  3. Асептическое розлив охлажденных продуктов в предварительно простерилизованные емкости
  4. Герметизация крышек в атмосфере насыщенного или перегретого пара

Асептическая машина Dole преодолела препятствия, которые привели к выходу из строя HCF, поскольку она могла обрабатывать контейнеры различных размеров, требовала меньше времени на обслуживание и меньше затрат. Качество обработанных продуктов оставалось неизменным независимо от размера контейнера, что является важной характеристикой термочувствительных пищевых продуктов из-за короткого времени обработки. Гороховый суп обрабатывали с использованием асептической машины Dole в следующей дозировке: время нагрева 140–146 ° C (280–290 ° F) в течение 3,53 секунды, время выдержки 8,8 секунды и охлаждение до 32 ° C (90 ° F) в течение 14,0 секунд. - 17,0 секунды по сравнению с обычным временем обработки 40–70 минут при 115–121 ° C (240–250 ° F). Отсутствие потребительского интереса вынудило отказаться от производства продуктов, которые обрабатывались в асептической машине Dole.[5]

Эрик Валленберг, изобретатель первой упаковки Tetra Pak.

Рой Грейвс начал стерилизовать молоко в 1940-х годах. Молоко, полученное от коровы, прошло по трубопроводу в вакуумный резервуар, который затем нагревали до 285 ° F, а затем охлаждали до комнатной температуры. Продукт, расфасованный в металлические банки, был широко принят потребителями, не имеющими доступа к свежему молоку, включая Военные США.[6]

В 1959 г. пищевая промышленность увидел появление использования ламинированных контейнеров из бумаги, фольги и пластика, называемых тетраэдрами. В 1962 году шведская компания, Тетра Пак, представила этот контейнер на рынке США. Они продавали пастеризованное молоко и напитки в таре. Компания Роя Грейвса начала стерилизовать этот контейнер с хлор и смогли асептически заполнить и герметично запечатать контейнер. Использование этих контейнеров не было принято американскими потребителями из-за того, что их трудно открывать, однако они широко использовались ВМС США.[6]

В 1981 г. пероксид водорода был одобрен FDA для стерилизации контейнеров.[4]

Сегодня суда, используемые для континентальной перевозки пищевых продуктов, оснащены асептическими цистернами для перевозки фруктовых соков. Еще один способ транспортировки пищевых продуктов, прошедших обработку в асептических условиях, - это использование асептических пакетов.[4]

Обработка

Асептическая обработка позволяет правильно стерилизовать пищу вне контейнера, а затем помещать в предварительно стерилизованный контейнер, который затем герметично закрывается в стерильной среде.[1] Большинство систем используют сверхвысокая температура (UHT) стерилизация для стерилизации пищевого продукта перед его упаковкой. УВТ стерилизует пищу при высоких температурах, обычно выше 135 ° C, в течение 1–2 секунд. Это выгодно, поскольку позволяет ускорить обработку, обычно за несколько секунд при высоких температурах (130–150 ° C), и лучше сохранить сенсорные и питательные характеристики.[1] Срок хранения асептических продуктов без охлаждения составляет от нескольких месяцев до нескольких лет.

Стерилизация асептического упаковочного материала - важный шаг в асептической обработке пищевых продуктов. Эти контейнеры стерилизованы для уничтожения микроорганизмов, присутствующих на контейнере во время формования и транспортировки, а также перед заполнением.[7] Существует множество методов стерилизации контейнеров, наиболее часто используемые методы: нагревание, горячая вода, химические стерилизаторы (пероксид водорода или же перуксусная кислота ), и радиация или комбинация методов.[6][7]

Пищевые продукты, прошедшие асептическую обработку, можно стерилизовать с использованием прямых или косвенных методов теплопередачи. Прямая теплопередача может быть достигнуто через закачка пара и паровой настой. Пищевые продукты, обработанные паром инжектор проходят через камеру впрыска, где в продукт вводится пар (150 ° C), затем продукт мгновенно охлаждается до 70 ° C. Прямая теплопередача подходит для термочувствительных продуктов, таких как молоко. Однако с помощью впрыска пара можно обрабатывать только жидкости с низкой вязкостью, и для обеспечения стерилизации требуется пар высокого качества.[1] Пищевые продукты, пропариваемые паром, включают свободное падение пищи в пар под высоким давлением, который нагревает пищу примерно до 145 ° C, а затем мгновенно охлаждает ее до 65–70 ° C. Паровая настойка обеспечивает переработчикам отличный контроль по сравнению с впрыском пара, а также снижает риск пригорания и перегрева. Он может обрабатывать продукты с более высокой вязкостью по сравнению с впрыском пара, но рискует заблокировать форсунки в оборудовании.[1] К косвенным формам теплопередачи относятся: пластина теплообменники, трубчатые теплообменники или скребковые теплообменники.[6] Пластинчатые теплообменники в основном используются, потому что они недорогие и позволяют легко менять их в процессе производства. Трубчатая и скребковая поверхность позволяет нагревать вязкую пищу с частицами или высоким содержанием мякоти с минимальным повреждением.[1]

Оборудование и системы

Оборудование, используемое для асептической обработки пищевых продуктов и напитков, должно быть стерилизованный перед обработкой и остаются стерильными во время обработки.[1] При проектировании оборудования для асептической обработки необходимо учитывать шесть основных требований: оборудование должно иметь возможность тщательной очистки, оно должно быть способно стерилизоваться паром, химикатами или высокотемпературной водой, стерилизационные среды должны контактировать со всеми поверхности оборудования, то есть на оборудовании не должно быть трещин, щелей или мертвых зон, оборудование должно храниться в стерильном состоянии, оно должно иметь возможность непрерывного использования, и, наконец, оборудование должно соответствовать требованиям нормативно-правовые акты.[6]

Асептическую упаковку обычно разделяют на следующие категории:[8] заполнить, возвести, сформировать, термоформ, выдувная форма, а также системы оптовой упаковки и хранения.[2]

  1. Заполнить и запечатать. Контейнеры заполняются и запечатываются в стерильных условиях, чтобы избежать заражения.
  2. Установить, заполнить и запечатать. Пластиковый контейнер устанавливается, затем стерилизуется, наполняется и запечатывается.
  3. Сформировать, заполнить и запечатать. В этой системе сначала стерилизуется рулон пленки. После стерилизации ему придают желаемую форму, заполняют и запечатывают.
  4. Термоформовать, заполнить и запечатать. Рулон пленки нагревают и термоформуют на стерильной поверхности или среде. Затем его заполняют и запечатывают, также в стерильной среде.
  5. Выдуть форму, заполнить и запечатать. Этот процесс требует, чтобы экструдируемый материал сначала был выдувным способом в стерильную упаковку перед заполнением и запечатыванием. Этот процесс обычно используется для производства бутылок, таких как соки и газированные напитки.
  6. Системы оптовой упаковки и хранения. Упаковка, используемая для бестарного хранения (бочки, сумки, мешки и т. Д.), Стерилизуется с использованием тепла или дезинфицирующие средства. После стерилизации их можно наполнить и запечатать.

Упаковочный материал

Асептическая упаковка состоит из наполнения и запечатывания стерилизованного упаковочного материала стерилизованным продуктом. Асептический упаковочный материал должен не только обеспечивать стерильные условия внутри упаковки и защищать продукт от физического повреждения, но и поддерживать качество продукта внутри упаковки.[7] Для этого ламинат формируется из следующих компонентов: полужесткая бумага, алюминий, и пластик.[2] Бумага (70%) придает упаковке жесткость, прочность и эффективную форму кирпича. Полиэтилен низкой плотности (24%), наиболее распространенный пластик, используемый для асептической упаковки, расположенный на самом внутреннем слое, образует уплотнения, которые делают упаковку непроницаемой для жидкости. Алюминий (6%) находится внутри асептической упаковки, образуя барьер против света и кислорода, тем самым устраняя необходимость в охлаждении и предотвращая порчу без использования консервантов.[9] Большая часть упаковочного материала, используемого в асептической упаковке, производится из пластмассы вместо металл или же стеклянная тара из-за относительно низкой стоимости производства пластика по сравнению с металлом и стеклом. Пластик легче металла или стекла, что делает его дешевле и проще в транспортировке. Для производства пластика также требуется гораздо меньше энергии, чем для производства металла и стекла.[2] Эти факторы сделали пластик предпочтительным упаковочным материалом для использования при асептической обработке.

Асептический упаковочный материал Tetra Pak

Подбор асептических емкостей

Существует множество факторов, которые могут повлиять на тип асептической тары, выбранной для продукта. Следующие факторы могут повлиять на выбор упаковочного материала для продуктов, подвергнутых асептической обработке: функциональные свойства пластикового полимера (газо- и пароизоляционные свойства, химические свойства). инертность, абсорбция вкуса и запаха или скальпирование ), потенциальные взаимодействия между пластиковым полимером и пищевым продуктом, желаемый срок хранения, экономические затраты, механические характеристики упаковочного материала (формовочные свойства, характеристики обращения с материалом и совместимость с методами упаковки и стерилизации), условия транспортировки и обращения (прочность, сжатие) , соблюдение нормативных требований и целевая группа потребителей.[10]

В зависимости от продукта можно выбрать различные типы контейнеров. В таблице ниже представлены несколько типов контейнеров и примеры.[2]

Подбор асептических емкостей[2]
Тип контейнераПримерыХарактеристики контейнера
Жесткие контейнерыМеталлические банки, сумки, стеклянные бутылки и фляги
Картонные контейнерыКартонные коробки из бумаги / фольги / пластика Webfed и Rollfed и предварительно отформованные картонные коробки
Полужесткие пластиковые контейнерыТермоформованные чашки, ванны и подносы Webfed

Готовые чашки, ванны, подносы и бутылки

Высокая производительность

Гибкость работы, возможность предварительной проверки качества тары

Гибкие пластиковые контейнерыПакеты, саше и т. Д.

Влияние на качество еды

Консервы асептической обработки качества продуктов питания за счет быстрой термообработки с последующей короткой выдержкой и быстрым охлаждением.[1] В сравнении с консервирование там, где пищевые продукты подвергаются высокотемпературной обработке, быстрая термообработка, обеспечиваемая асептической обработкой, позволяет лучше сохранять термочувствительные характеристики пищевых продуктов.[1]

Вкус

Вкус пищевых продуктов, подвергшихся асептической обработке, изменяется минимально.[1] Молочные продукты могут иметь привкус вареной из-за воздействия сульфгидрил группы. Вкус уменьшается во время хранения, поскольку сульфгидрильные группы окислять. Молоко, подвергшееся строгой обработке, может горький вкус потому что протеолиз.[1]

Цвет

Цвет молочных продуктов может измениться в результате: Майяр Браунинг. Это зависит от количества редуцирующего сахара, образования пирализинов и меланоидины, степень тяжести обработки и температура хранения.[1]

Пигменты растений, каротин и бетанин, не затрагиваются, а хлорофилл и антоцианы минимально уменьшены.[1]

Текстура

Мясо менее подвержено жесткости при асептической обработке по сравнению с консервы товары.[1]

Фруктовый сок вязкость не затронут. Обработанные нарезанные кусочки фруктов и овощей мягче по сравнению с необработанными кусочками из-за солюбилизации пектиновых материалов и потери тургора клеток.[1]

Пищевая ценность

Асептическая обработка обеспечивает стерильность за счет процесса мгновенного нагрева с температурами от 91 ° C до 146 ° C и минимальной обработки. Из-за значительно меньшего времени обработки и диапазона температур, используемых при асептической обработке, по сравнению с традиционной стерилизацией, такой как консервирование, продукты, подвергнутые асептической обработке, могут удерживать больше питательных веществ.[11] Рибофлавин, пантотеновая кислота, биотин, ниацин, и витамин B6 не затронуты. Примерно 10% тиамин и витамин B12, примерно 15% фолиевая кислота и пиридоксин, и примерно 25% Витамин С теряются при асептической обработке.[1]

Преимущества и ограничения

Преимущества

Продукты, обработанные в асептических условиях, лучше удерживают питательные вещества, витамины и естественные пигменты (хлорофилл, антоцианы, беталаины, каротиноиды ) в сравнении с консервы пищевые продукты из-за более низкой температуры, которой они подвергаются при обработке.[1] Асептическая обработка обеспечивает гибкость использования контейнеров различного размера, а также возможность добавления биоактивных и термочувствительных компонентов после обработки (пробиотики, омега-3 жирные кислоты, сопряженный линолевая кислота ).[1]

Ограничения

Асептическая обработка стоит больше, чем консервирование, потому что стерилизация упаковочных материалов требует другого оборудования и может быть сложной.[1] Кроме того, трудно поддерживать стерильность воздуха в помещении для обработки.[1]

Контроль FDA и правила асептической обработки

Инспекции асептической обработки - одна из самых сложных инспекций производства пищевых продуктов. Органы управления технологическим процессом должны разработать процесс, обеспечивающий коммерческую стерильность для следующего:

  1. Продукт
  2. Все оборудование, включая удерживающую трубу и любое оборудование, расположенное ниже удерживающей трубы, например, наполнитель
  3. Упаковочное оборудование
  4. Упаковочный материал.

На предприятии должна вестись документация по производственным операциям, свидетельствующая о достижении коммерческих стерильных условий на всех участках предприятия.[3]

Общие нормативные требования для всех Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) регулируемые продукты находятся в разделе 21 Свод федеральных правил США (CFR) Часть 117. В разделе 113.40 перечислены особые требования к системам асептической обработки и упаковки, включая спецификации на оборудование и приборы. Одним из требований правил FDA является то, что все операции термической обработки должны проводиться под операционным надзором лица, прошедшего утвержденный FDA курс инструкций по контролю систем термической обработки, укупорке контейнеров и процедурам подкисления. В Школа лучшего управления процессами содержит раздел по системам асептической обработки и упаковки и отвечает требованиям FDA для руководителей асептических операций.[12]

Органы по переработке, отвечающие за асептические системы, должны знать об определенных факторах, уникальных для операций по асептической обработке и упаковке, поэтому особые знания в этой области имеют важное значение. Ни FDA, ни другое регулирующее агентство не ведут список признанных органов обработки, однако некоторые организации широко признаны в государственных учреждениях и в отрасли как имеющие опыт и знания. Правила FDA полагаются на органы, занимающиеся асептической обработкой и упаковкой, чтобы установить параметры стерилизации продукта, упаковки и оборудования, чтобы гарантировать коммерческую стерильность конечного продукта.[12]

Форма 2541c, которая в настоящее время используется для регистрации асептических процессов для малокислотных пищевых продуктов в FDA, - это форма 2541c. Процессы для подкисленных пищевых продуктов, которые обрабатываются и упаковываются в асептических условиях, зарегистрированы в соответствии с 2541a. Кроме того, перерабатывающие предприятия должны быть зарегистрированы в Управлении по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) с использованием формы 2541. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов разработало электронную систему розлива консервов с низким содержанием кислоты (LACF), которая упрощает заполнение и отправку форм.[12]

FDA обладает полномочиями в отношении типов систем асептической обработки и упаковки, которые могут быть использованы для производства пищевых продуктов для распространения в торговле США, путем рассмотрения и принятия или отклонения форм обработки от отдельных перерабатывающих компаний. FDA может запросить у переработчика достаточную техническую информацию для оценки соответствия оборудования и процедур, используемых для производства коммерчески стерильного продукта. До тех пор, пока FDA не найдет дальнейших возражений против регистрации процесса, компании запрещается распространять продукцию, произведенную в этой системе, в торговле между штатами.[12]

Готовые асептические продукты должны пройти инкубационный тест до того, как продукт будет выпущен в продажу. Фирма должна определить время и температуру инкубации, а также количество инкубируемых контейнеров.[12] Обычно принято инкубировать при 20–25 ° C в течение минимум 7 дней, а затем сразу или после первого считывания инкубировать при 30–35 ° C в течение всего минимального времени инкубации 14 дней. Другие графики инкубации должны основываться на подтверждающих данных валидации. Важно отметить, что перед инкубацией контейнеры со средой для выращивания микробов необходимо перевернуть, чтобы обеспечить полное смачивание средой всех поверхностей.[13]

FDA полагается на периодические проверки перерабатывающих предприятий для контроля за соблюдением своих нормативных требований. Частота инспекций для отдельного предприятия может значительно варьироваться в зависимости от упакованной продукции, возникновения потенциально опасных проблем обработки на предприятии и наличия инспекционного персонала FDA.[12]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о п q р s т ты Товарищи, Питер (2016). Технология пищевой промышленности: принципы и практика (4-е изд.). Кент: издательство Woodhead Publishing / Elsevier Science. ISBN  9780081005231. OCLC  960758611.
  2. ^ а б c d е ж Справочник по технике безопасности пищевых продуктов. Сун, Да-Вен. Оксфорд: Wiley-Blackwell. 2011 г. ISBN  978-1444333343. OCLC  767579357.CS1 maint: другие (связь)
  3. ^ а б c d FDA. «Асептическая обработка и упаковка для пищевой промышленности». Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. Получено 3 апреля 2018.
  4. ^ а б c d е Пиллай, Суреш; Шаянфа, Шима (2014). Электронно-лучевая пастеризация и дополнительные технологии пищевой промышленности. Кембридж: издательство Woodhead Publishing. ISBN  9781782421085. OCLC  897799891.
  5. ^ а б c d е Достижения в исследованиях пищевых продуктов Vol. 32. Чичестер, К. О., 1925–, Швайгерт, Б. С. Сан-Диего: Academic Press. 1988 г. ISBN  9780080567778. OCLC  647803601.CS1 maint: другие (связь)
  6. ^ а б c d е Д., Дэвид, Иаир Р. (2013). Справочник по асептической обработке и упаковке. Грейвс, Ральф Х., Семпленски, Томас. Бока-Ратон: Тейлор и Фрэнсис. ISBN  9781138199071. OCLC  811776682.
  7. ^ а б c Ansari, I.A .; Датта, А. (2003). «Обзор методов стерилизации упаковочных материалов, используемых в системах асептической упаковки». Обработка пищевых продуктов и биопродуктов. 81 (1): 57–65. Дои:10.1205/096030803765208670.
  8. ^ Херсом, A.C. (2009). «Асептическая обработка и упаковка продуктов питания». Food Reviews International. 1:2: 215–270.
  9. ^ Уилхофт, Эдвард (1993). Асептическая обработка и упаковка пищевых продуктов в виде твердых частиц (1-е изд.). Лондон: Blackie Academic & Professional. С. 1–192.
  10. ^ Смит, Дж. Скотт (2004). Пищевая промышленность: принципы и применение (1-е изд.). Айова, США: Blackwell Publishing.
  11. ^ Смолин, Лори (2017). Питание: наука и приложения (2-е изд.). Content Technologies, Inc.
  12. ^ а б c d е ж Нельсон, Филип (1993). Принципы асептической обработки и упаковки (3-е изд.). США: Фонд науки и образования GMA. п. 151. ISBN  978-1-55753-496-5.
  13. ^ Харгривз, Пол. «Рекомендации по валидации асептических процессов». Схема сотрудничества в области фармацевтической инспекции. PIC / S. Получено 8 мая 2018.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка