Время термической смерти

Время термической смерти — это время, необходимое для уничтожения конкретной бактерии при определенной температуре . Первоначально он был разработан для пищевых продуктов консервирования и нашел применение в косметике , производстве кормов, не содержащих сальмонеллы, для животных (например, птицы) и фармацевтических препаратов .

История

В 1895 году Уильям Лайман Андервуд из Underwood Canning Company , пищевой компании, основанной в 1822 году в Бостоне, штат Массачусетс , а затем переехавшей в Уотертаун, штат Массачусетс , обратился к Уильяму Томпсону Седжвику , заведующему кафедрой Массачусетского биологии технологического института , по поводу убытков его компании. Компания страдала из-за вздутия и разрыва банок, несмотря на новейшую доступную ретортную технологию. Седжвик дал своему помощнику Сэмюэлю Кейт Прескотту подробное задание о том, что необходимо сделать. Прескотт и Андервуд работали над этой проблемой каждый день с конца 1895 по конец 1896 года, уделяя особое внимание консервированным моллюскам . Они впервые обнаружили, что моллюски содержат термостойкие бактериальные споры , способные пережить обработку; затем, что присутствие этих спор зависело от среды обитания моллюсков; и, наконец, эти споры будут уничтожены, если их обрабатывать в реторте при температуре 250 ˚F (121 ˚C) в течение десяти минут.

Эти исследования побудили к аналогичным исследованиям консервированных омаров , сардин , гороха , помидоров , кукурузы и шпината . Работа Прескотта и Андервуда была впервые опубликована в конце 1896 года, а дальнейшие статьи появились с 1897 по 1926 год. Это исследование, хотя и важное для развития пищевых технологий , так и не было запатентовано. Это проложит путь к исследованию времени термической смерти, которое было впервые проведено Бигелоу и К. Олином Боллом с 1921 по 1936 год в Национальной ассоциации консервных заводов (NCA).

Исследования Бигелоу и Болла были сосредоточены на времени термической гибели Clostridium botulinum ( C. botulinum ), которое было определено в начале 1920-х годов. Исследования продолжились исследованиями консервных упаковок с прививками, которые были опубликованы NCA в 1968 году.

Математические формулы

Время термической смерти можно определить одним из двух способов: 1) с помощью графиков или 2) с помощью математических формул.

Графический метод

Обычно это выражается в минутах при температуре 250 °F (121 °C). Это обозначается как F ₀ . Каждое изменение на 18 °F или 10 °C приводит к изменению времени в 10 раз. Это будет отображаться как F ¹⁰ ₁₂₁ = 10 минут (по Цельсию) или F ¹⁸ ₂₅₀ = 10 минут (по Фаренгейту).

Летальным коэффициентом ( L ) является также стерилизующее действие за 1 минуту при других температурах с ( Т ).

$L=10^{(T-T_{\mathrm {Ref} })/z}$

где T _Ref — эталонная температура, обычно 250 °F (121 °C); z — значение z , а T — самая медленная точка нагрева при температуре продукта.

Метод формулы

До появления компьютеров это рисовалось на полулогарифмической бумаге, хотя это также можно сделать в программах для работы с электронными таблицами . Время температура будет показано на оси X, а будет показана на Y. оси Эта простая кривая нагрева также может определить коэффициент задержки ( j ) и наклон ( f _h ). Он также измеряет температуру продукта, а не температуру банки.

$j={jI \over I}$

где I = RT (температура реторты) − IT (начальная температура) и где j является постоянным для данного продукта.

Это также определяется в уравнении, показанном ниже:

$\log g=\log jI-{B_{B} \over f_{h}}$

где g — количество градусов ниже температуры реторты на простой кривой нагрева в конце периода нагрева, B _B — время в минутах от начала процесса до конца периода нагрева, а f _h — время в минутах. время в минутах, необходимое для того, чтобы прямолинейная часть кривой нагрева, построенная полулогарифмически на бумаге или в компьютерной таблице, прошла логарифмический цикл.

Ломаная кривая нагрева также используется в этом методе при работе с разными продуктами в одном и том же процессе, например, с куриным супом с лапшой, когда, например, приходится иметь дело с мясом и лапшой, имеющими разное время приготовления. Это сложнее, чем простая кривая нагрева для обработки.

Приложения

В пищевой промышленности важно снизить количество микробов в продуктах, чтобы обеспечить надлежащую безопасность пищевых продуктов . Обычно это делается путем термической обработки и поиска способов уменьшения количества бактерий в продукте. Измерения времени и температуры снижения количества бактерий определяются значением D, означающим, сколько времени потребуется, чтобы уменьшить популяцию бактерий на 90% или на один логарифм ₁₀ при данной температуре. Эта опорная точка значения D (DR ₎ равна 250 °F (121 °C).

z или Значение z используется для определения значений времени с различными значениями D при разных температурах с помощью уравнения, показанного ниже:

$z={\frac {T_{2}-T_{1}}{\log D_{1}-\log D_{2}}}$

где T — температура в °F или °C.

На это значение D влияет pH продукта, поскольку низкий уровень pH приводит к более быстрым значениям D в различных продуктах. Значение D при неизвестной температуре можно рассчитать [1], зная значение D при данной температуре, при условии, что Z. известно значение

Целью сокращения объемов консервирования является на 12- D сокращение количества C. botulinum , что означает, что время обработки уменьшит количество этих бактерий в 10 раз. ¹² . D _R для C. botulinum составляет 0,21 минуты (12,6 секунды). Сокращение 12-D займет 2,52 минуты (151 секунда).

Этому учат на университетских курсах по пищевой науке и микробиологии и применимо к косметическому и фармацевтическому производству.

В 2001 году Университета Пердью Центр компьютерного интегрированного производства продуктов питания и опытный завод разместили формулу Болла для использования в Интернете.

Ссылки

• Даунинг, Д.Л. (1996). Полный курс консервирования - Книга II: Микробиология, упаковка, HACCP и ингредиенты, 13-е издание. Тимониум, Мэриленд: CTI Publications, Inc., стр. 62–3, 71–5, 93–6.
• Информация Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (США) о времени термической гибели консервированных продуктов с низким содержанием кислоты - по состоянию на 5 ноября 2006 г.
• Голдблит, Ю.А. (1993). Пионеры пищевой науки, Том 1: Сэмюэл Кейт Прескотт - декан Массачусетского технологического института и первый технолог пищевой промышленности. Трамбол, Коннектикут: Food & Nutrition Press. стр. 22–28.
• История о компании Underwood Canning Company - по состоянию на 28 октября 2006 г.
• Джей, Дж. М. (1992). Современная пищевая микробиология, 4-е издание. Нью-Йорк: Чепмен и Холл. стр. 342–6.
• Джунея, В.К. и Л. Хуанг. (2003). «Время термической смерти». В Энциклопедии сельскохозяйственной, пищевой и биологической инженерии. Д. Р. Хелдман, Эд. Нью-Йорк: Marcel Dekker, Inc., стр. 1011–1013.
• Пауэрс, Джей-Джей (2000). «Вклад пищевой промышленности: превосходство в науке и применении». Век пищевой науки. Институт пищевых технологов: Чикаго. стр. 17–18.
• Прескотт, Л.М., Дж.П. Харли и Д.А. Клиен. (1993). Микробиология, 2-е издание. Дубьюк, Айова: Издательство William C. Brown Publishers. п. 314.