Abhängigkeit des F-Wertes von der Sensorplatzierung

39. Kulmbacher Woche

Im Rahmen einer GMP (guten Herstellungspraxis), von HACCP-Maßnahmen bzw. vor dem Hintergrund von Qualitätssicherungs-Arbeitsanweisungen zum Autoklavieren von Konserven stellt sich die Frage, welchen Einfluss eine Sensorplatzierung auf die Erfassung eines F-Wertes hat bzw. in wieweit man spezielle Routinen oder Messvorrichtungen zur möglichst exakten Messbehälterpräparation als auch Sensorplatzierung innerhalb einer Messdose nutzen muss. Im wissenschaftlichen Schrifttum sind keine systematischen Untersuchungen zu diesem Problemkomplex zu finden. In mündlichen Mitteilungen wird aber unisono darauf hingewiesen, dass schon minimalste Schwankungen bei der Sensorplatzierung innerhalb einer Konserve zu Veränderungen des Messergebnisses führen. So ergaben wiederholte Messungen beliebiger Versuchsanordnungen nie sich exakt deckende Ergebnisse. Diese Beobachtungen werden allgemein auf schon kleinste Variationen bei der Sensorplatzierung innerhalb der Konserve zurückgeführt. Im folgenden wurde untersucht, welchen Einfluss Abweichungen vom korrekten Sitz des Sensors auf den erfassten F-Wert haben und welchen Gesetzmäßigkeiten diese ggf. unterliegen.

Die Untersuchungen wurden an Metallkonservenbehältern unterschiedlicher Füllmenge und Geometrie durchgeführt. In der Theorie beeinflusst der geringste Abstand zwischen der Konservenbehälteroberfläche und dem geometrischen Mittelpunkt des Füllgutes das thermodynamische Verhalten des Kerntemperaturverlaufes einer Erhitzung am stärksten. Daher hängt es von Größe und Form des Konservenbehälters ab, ob Abweichungen von der Idealplatzierung, welche im Mittelpunkt sowohl in der longitudinalen als auch horizontalen Achse des Behältnisses resp. Füllgutes liegt, in horizontaler oder vertikaler Richtung von Bedeutung sind. Zur Untersuchung dieser Effekte in horizontaler Abweichung wurden Konservenformate gewählt, deren Länge größer als ihre Durchmesser waren (73x210 und 99x119) bzw. bei denen zur Untersuchung  der longitudinalen Abweichung ihre Höhen-Seitenverhältnisse umgekehrt waren (73x58 und 99x63). In allen Fällen diente als Füllgut fein zerkleinertes Brühwurstbrät einer konservenüblichen mittleren Qualität, befüllt in der jeweils für das spezifische Konservenbehältnis angegeben Standardfüllmenge. Anschließend wurden die Konserven unter Erfassung der Temperaturverlaufsdaten definierten Erhitzungsprozessen unterzogen. Dabei wurden je Versuchsansatz 10 Replikationen durchlaufen und jede der ca. 150-mal minütlich abgespeicherten Temperaturdaten resp. die dabei gemessenen F-Werte einzeln statistisch analysiert.

Es zeigte sich, dass sich Kerntemperaturverläufe entgegen den Behauptungen aus früheren Messungen mit hoher Präzision replizieren lassen, ein aussagekräftiger Beleg hierfür sind die äußerst geringen Median-Mittelwertsabstände der einzelnen Temperaturdaten der jeweiligen Erhitzungsregime. Wie zu erwarten, traten Abweichungen der Kerntemperaturverläufe in Abhängigkeit von der Sensorplatzierung auf, allerdings am deutlichsten ausgeprägt in Phasen großer Differenz zwischen Raum- und Kerntemperatur, also während der Erhitzungs- und Kühlphase und dort nur in Phasen der höchsten Dynamik, welche durch eine maximale Steigung der Erhitzungskurve gekennzeichnet sind. Diese Abweichungen reduzieren sich bereits in dem zur F-Werterfassung relevanten Bereich oberhalb von 90°C. Ferner war zu beobachten, dass Erhitzungs- und Kühlphasenverlauf sich in hoher Übereinstimmung entsprechen, was zu einer weitgehenden Kompensation von Fehlmessungen des F-Wertes während der Erhitzungsphase führt, möglichst deckungsgleiche Raumtemperaturverläufe in diesen beiden Phasen vorausgesetzt. Ebenso sinkt dieser F-Wert-Fehler  bei Erhitzungsregimen, welche eine lange Haltephase mit geringer Steigung der Kerntemperaturkurve aufweisen. Aus diesen Gründen galt es, die Untersuchungen auf Erhitzungsregime, bei welchen als "Worst Case" der Anteil dieser F-Wertfehler möglichst hoch am gesamten F-Wert der Kochung ist, d.h. mit möglichst geringem Haltephasenanteil, zu fokussieren. Deren Analysen ergaben, dass die Platzierungsabweichungen den Abweichungen im F-Wert prozentual weitgehend entsprechen. Für die Praxis  bedeutet dies u. a., dass großformatige Behältnisse bzw. Erhitzungen bei niedrigeren Temperaturen für längere Zeit nicht anfällig sind. Ferner genügt ein sorgfältiges Arbeiten nach Augenmaß bei der Sensorplatzierung. Fehlplatzierungen von 10% sind bei den in der Fleischwarenproduktion üblichen Konservenformaten sicher erkennbar. Zudem ist zu berücksichtigen, dass dies bei einem Vollkonserven-F-Wert von 3,00 nur 0,3 entspräche.

Quelle: Kulmbach [ P. NITSCH und Flavia ALMEIDA de OLIVEIRA [1] ]