Berechenbarkeit des Kühl-F-Wertes bei der Sterilisation

40. Kulmbacher Woche - Kurzfassung Vortrag

Bei der Entwicklung neuer Produkte bzw. bei Änderungen im Herstellungsprozess z. B. in Bezug auf Erhitzungsregime, Konservenbehälterformate oder -materialien schon eingeführter Produkte, ist es bisher zur Erzielung eines möglichst definierten Fc-Wertes solcher noch nicht in der Praxis erprobter Erhitzungen notwendig, den F-Wertanteil innerhalb der Kühlphase rein heuristisch zu schätzen. Dadurch wird der Zeitpunkt der Kühlphaseneinleitung bestimmt. Hier kommt es oft zu unbefriedigenden Ergebnissen. Ziel der Arbeit war es, die Möglichkeit einer einfach in der Praxis handhabbaren Vorausberechnung des Kerntemperaturverlaufes während der Kühlphase zu untersuchen.

Dem angestrebten Lösungsansatz lag die Beobachtung zugrunde, dass die Kerntemperaturverläufe in den Kurvenabschnitten zu Beginn der Erhitzung und zu Beginn der Kühlphase bei konduktiv erhitzten Brüh- und Kochwurstwaren nahezu identisch erscheinen.

Zur Berechnung des Kühlphasenverlaufes bot es sich daher an, die gleich während der Anfangsphase der Erhitzung aufgenommenen Daten für die Berechnung der Kühlung durch einfache Umformungen zugrunde zu legen. Unmodifiziert den Kerntemperaturverlauf zum Erhitzungsbeginn spiegelnde Verfahren erwiesen sich bei ersten, orientierenden Untersuchungen als teilweise zu ungenau, besonders wenn der Raum- und damit der Kerntemperaturverlauf asymmetrisch zueinander in Aufheiz- und Kühlphase erfolgen.

Während beim Versuchsautoklaven die Dampferhitzung davon nicht betroffen war, zeigten Riesel-, aber besonders die Vollwassererhitzung eine ausgeprägte Asymmetrie. Je stärker das Konservenformat auf Veränderungen der Raumtemperatur im Bezug auf die Kerntemperatur reagiert, desto gravierender fallen ebenfalls die Fehler mit bis zu 50 % zwischen vorausberechneten und gemessenen F-Werten der Kühlphase aus.

Es wurde daher ein anderer Lösungsweg gewählt. Wie die Analyse einer hohen Anzahl von experimentell erfassten Erhitzungsdaten ergab, beruhen die Fehlberechnungen auf einer langsameren Abkühlung der Kerntemperatur als Erhitzung. Um dies in das Modell einbeziehen zu können, wurde zunächst nach direkten Abhängigkeiten zum Raumtemperaturverlauf gesucht.

Dies erwies sich jedoch als ein Irrweg. Die Untersuchungen zeigten aber, dass ein Verhältnis zwischen Anstieg und Abfall der Kerntemperatur in Abhängigkeit des gewählten Erhitzungsverfahrens gegeben ist und zwar unabhängig von der Höhe der Raumtemperatur bzw. dem Konservenformat. Ist also einmal dieses Verhältnis bekannt, so lässt sich damit für das angewandte Erhitzungsverfahren bei jeder Temperatur rechnen. Die Praxistauglichkeit des o. a. Verfahrens wurde anhand von mehr als 45 Einzelkochungen untersucht. Dabei wurde auf Auswahl praxisrelevanter Parameter bezüglich Erhitzungsregime, Konservenformate und Erhitzungstemperaturen geachtet. Bei den drei untersuchten Erhitzungsverfahren beträgt der prozentuale Fehler zwischen vorausberechneten und gemessenen Kühlphasen-F-Werten ca. 10 %. In Tabelle 1 sind die einzelnen Werte aufgeführt.

Tabelle 1: Prozentuale Fehler zwischen vorausberechneten und gemessenen Kühlphasen-F-Werten

	Vollwasser	Rieseln	Dampf
Median	10.43 %	8.57 %	8.07 %
Mittelwert	12.23 %	9.61 %	9.18 %

Die mit besser 2 % geringen Median-Mittelwertsabstände belegen eine hohe Stabilität der errechneten Werte. Zwischen der Berechenbarkeit resp. der Genauigkeit der vorausberechneten Kühl-F-Werte und der Höhe des Gesamt-F-Wertes, bzw. dem Konservenformat oder der Erhitzungstemperatur besteht statistisch abgesichert keine Abhängigkeit.

Die vorliegende Arbeit zeigt, dass es möglich ist, die während einer Kühlphase auflaufenden F-Werte schon wenige Minuten nach Start einer Messung mit hoher Genauigkeit vorauszuberechnen. Mit der Vorausbestimmung des Kühl-F-Wertes wird es möglich, eine maximale mikrobielle Sicherheit in Kombination mit möglichst geringer Hitzebelastung des Produktes sicher zu kombinieren. Für die Praxis bedeutet dies bestmögliche Produktqualität und Produktsicherheit bei möglichst geringen Erhitzungszeiten resp. optimale Effizienz des Erhitzungsprozesses schon in der Einführungsphase neuer bzw. modifizierter Produkte und damit Ressourcen schonende Produktion von Anfang an.

Quelle: Kulmbach [ P. NITSCH und I. VUKOVIC ]