Παστερίωση

Η παστερίωση είναι μια διαδικασία κατά την οποία τα συσκευασμένα και μη συσκευασμένα τρόφιμα (πχ γάλα, χυμοί φρούτων κα) υποβάλλονται σε επεξεργασία με ήπια θέρμανση, συνήθως σε θερμοκρασίες μικρότερες από 100 °C, για την εξάλειψη των παθογόνων οργανισμών, με στόχο την παράταση της διάρκειας ζωής του τελικού προϊόντος. Η διαδικασία έχει σαν στόχο την καταστροφή ή την απενεργοποίηση των μικροοργανισμών και ενζύμων, που συμβάλλουν στην αλλοίωση ή είναι υπεύθυνα για την εκδήλωση ασθενειών, συμπεριλαμβανομένων των βακτηρίων σε βλαστική μορφή. Παρόλα αυτά, δεν επηρεάζει τα περισσότερα βακτηριακά σπόρια, τα οποία καταφέρνουν και επιβιώνουν ακόμα και μετά την επεξεργασία αυτή.

Η εν λόγω διαδικασία πήρε το όνομά της από τον Γάλλο μικροβιολόγο Λουί Παστέρ, του οποίου η έρευνα στη δεκαετία του 1860 έδειξε ότι η θερμική επεξεργασία θα απενεργοποιούσε τους ανεπιθύμητους μικροοργανισμούς στο κρασί. Να σημειωθεί, ότι μέσω αυτής της επεξεργασίας απενεργοποιούνται και τα ένζυμα που προκαλούν αλλοίωση. Σήμερα, η παστερίωση χρησιμοποιείται ευρέως στη γαλακτοβιομηχανία και σε άλλες βιομηχανίες επεξεργασίας τροφίμων για να επιτευχθεί η συντήρηση και ασφάλεια των προϊόντων.

Μέχρι το έτος 1999, τα περισσότερα υγρά προϊόντα άρχισαν να υποβάλλονταν σε θερμική επεξεργασία, μέσω ένός συστήματος συνεχούς ροής, όπου η θερμότητα εφαρμόζεται χρησιμοποιώντας έναν πλακοειδή εναλλάκτη θερμότητας ή με την άμεση / έμμεση χρήση ζεστού νερού και ατμού. Λόγω αυτής της ήπιας θέρμανσης, παρουσιάζονται μικρές αλλαγές στη θρεπτική αξία και τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά των επεξεργασμένων τροφίμων. Άλλες θερμικές διεργασίες που επίσης χρησιμοποιούνται για την παστερίωση τροφίμων είναι η πασκαλίωση, η επεξεργασία υψηλής πίεσης (High Pressure Processing) και το παλλόμενο ηλεκτρικό πεδίο (Pulsed Eelectric Field).

Ιστορία
Η διαδικασία θέρμανσης του κρασιού για λόγους συντήρησης είναι γνωστή στην Κίνα από το 1117 μ.Χ. και καταγράφηκε στην Ιαπωνία στο ημερολόγιο Ημερολόγιο της Μονής Ταμών «Tamonin-nikki», που γράφτηκε από μια σειρά μοναχών μεταξύ 1478 και 1618.

Πολύ αργότερα, το 1768, μια έρευνα που διεξήχθη από τον Ιταλό ιερέα και επιστήμονα Λάζαρο Σπαλαντζάνι, απέδειξε ότι ένα προϊόν μπορούσε να αποστειρωθεί μετά από θερμική επεξεργασία. Ο Σπαλαντζάνι έβρασε ζωμό κρέατος για μία ώρα, σφράγισε το δοχείο αμέσως μετά το βράσιμο και παρατήρησε ότι ο ζωμός δεν χαλούσε και ήταν απαλλαγμένος από μικροοργανισμούς. Το 1795, ένας Παριζιάνος σεφ και ζαχαροπλάστης ονόματι Νικολά Απέρ, άρχισε να πειραματίζεται με τρόπους διατήρησης των τροφίμων, καταφέρνοντας να διατηρήσει σούπες, λαχανικά, χυμούς, γαλακτοκομικά προϊόντα, ζελέ, μαρμελάδες και σιρόπια. Τοποθετούσε τα τρόφιμα σε γυάλινα βάζα, τα σφράγιζε με φελλό και κερί σφράγισης και τα έβαζε σε βραστό νερό. Την ίδια χρονιά, ο γαλλικός στρατός πρόσφερε χρηματικό έπαθλο 12.000 φράγκων για μια νέα μέθοδο συντήρησης τροφίμων. Μετά από περίπου 14 ή 15 χρόνια πειραματισμών, ο Απέρ υπέβαλε την εφεύρεσή του και κέρδισε το βραβείο τον Ιανουάριο του 1810. Αργότερα το ίδιο έτος, ο Απέρ δημοσίευσε το βιβλίο «Η τέχνη της διατήρησης ζωικών και φυτικών ουσιών» (L'Art de conserver les substances animales et végétales). Αυτό ήταν το πρώτο βιβλίο μαγειρικής του είδους του, σχετικά με τις σύγχρονες μεθόδους συντήρησης τροφίμων.

Το «Σπίτι του Απέρ» (γαλλικά: La Maison Appert), στην πόλη Μασί (Massy), ​​κοντά στο Παρίσι, έγινε το πρώτο εργοστάσιο εμφιάλωσης τροφίμων στον κόσμο, που συντηρούσε μια ποικιλία τροφίμων σε σφραγισμένα μπουκάλια. Η μέθοδος του Απέρ αφορούσε το γέμισμα χοντρών γυάλινων μπουκαλιών, τα οποία είχαν μεγάλο στόμιο, με διάφορα προϊόντα. Η τεχνική ήταν σε θέση να διαχεριστεί από βόειο κρέας και πουλερικά, μέχρι αυγά, γάλα και διάφορα προπαρασκευασμένα φαγητά. Για να το πετύχει αυτό, άφηνε χώρο με αέρα στο πάνω μέρος του μπουκαλιού, για να μπορέσει να τοποθετηθεί ένας φελλός, ο οποίος θα σφράγιζε πολυ καλά το βάζο με την χρήση μιας μέγγενης. Στη συνέχεια, το μπουκάλι τυλιγόταν με μουσαμά για να προστατεύεται και το βουτούσαν σε βραστό νερό, όπου το έβραζαν για όσο χρόνο έκρινε ο Απέρ απαραίτητο, έτσι ώστε να μαγειρευτεί καλά το περιεχόμενό του. Ο Απέρ κατοχύρωσε τη μέθοδό του, που μερικές φορές αποκαλούνταν απερτοποίηση προς τιμήν του.

Η μέθοδος του Απέρ ήταν τόσο απλή και εφαρμόσιμη, που γρήγορα έγινε ευρέως διαδεδομένη. Το 1810, ο Βρετανός εφευρέτης και έμπορος Πίτερ Ντουράντ (Peter Durand), επίσης γαλλικής καταγωγής, κατοχύρωσε τη δική του μέθοδο, σύμφωνα με την οποία τα τρόφιμα τοποθετούνταν σε τενεκεδένια δοχεία, δημιουργώντας έτσι τη σύγχρονη διαδικασία κονσερβοποίησης τροφίμων. Το 1812, οι Άγγλοι Μπράιαν Ντόνκιν (Bryan Donkin) και Τζον Χολ (John Hall) αγόρασαν και τα δύο διπλώματα ευρεσιτεχνίας και άρχισαν να παράγουν κονσέρβες. Μόλις μια δεκαετία αργότερα, η μέθοδος κονσερβοποίησης του Απέρ είχε φτάσει στην Αμερική. Η παραγωγή κονσερβών δεν ήταν κάτι το συνηθισμένο, μέχρι τις αρχές του 20ου αιώνα, εν μέρει επειδή χρειαζόταν ένα σφυρί και ένα καλέμι για να ανοίγουν τα τενεκεδένια κουτάκια, μέχρι που εφευρέθηκε το ανοιχτήρι κονσερβών από τον Ρόμπερτ Γέιτς (Robert Yeates) το 1855.

Μια λιγότερο επιθετική μέθοδος αναπτύχθηκε από τον Γάλλο χημικό Λουί Παστέρ, κατά τη διάρκεια των καλοκαιρινών διακοπών του το 1864, στο Αρμπουά. Για να διορθώσει τη συχνή οξείδωση των τοπικών παλαιωμένων κρασιών, ανακάλυψε πειραματικά, ότι αρκούσε το φρέσκο κρασί να θερμανθεί μόνο στους 50–60 °C για μικρό χρονικό διάστημα, έτσι ώστε να σκοτωθούν τα μικρόβια και ότι θα μπορούσε στη συνέχεια να παλαιωθεί χωρίς να υπάρχουν απώλειες στην τελική ποιότητα. Προς τιμήν του Παστέρ, αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως «παστερίωση». Η παστερίωση χρησιμοποιήθηκε αρχικά ως τρόπος αποτροπής του ξινίσματος του κρασιού και της μπίρας, έπρεπε όμως να περάσουν πολλά χρόνια μέχρι να εφαρμοστεί και για την παστερίωση του γάλακτος. Στις Ηνωμένες Πολιτείες τη δεκαετία του 1870, πριν από την νομοθετική ρύθμιση για τον τρόπο επεξεργασίας του γάλακτος, ήταν σύνηθες να προσθέτουν ουσίες που αποσκοπούσαν στην κάλυψη της αλλοίωσής του.

Το πείραμα του Παστέρ

Η παστερίωση ξεκίνησε αρχικά από τον προβληματισμό που είχαν οι επιστήμονες εκείνης της εποχής, για το αν ήταν εφικτό να δημιουργηθούν βλαβεροί μικροοργανισμοί στα τρόφιμα, χωρίς να υπάρχει από πριν κάποια μορφή ζωής που να τους παράγει. Ο Λουί Παστέρ υποστήριζε ότι μια ζωή γεννιέται μόνο από μια άλλη ζωή και προσπάθησε να καταρρίψει τον μύθο που έλεγε, ότι οι μικροοργανισμοί δημιουργούνται από την ανυπαρξία, μέσω μη έμβιας ύλης. Για να το πετύχει αυτό, έκανε ένα πείραμα την δεκαετία του 1860, που αποδείκνυε ότι η δημιουργία μικροοργανισμών σε υγρά τρόφιμα (πχ ζωμός), οφείλεται σε μικροοργανισμούς και σωματίδια που προέρχονται από την επαφή του υγρού με τον αέρα. Το πείραμα χρησιμοποιούσε μια γυάλινη φιάλη, της οποίας ο λαιμός ήταν ένας λεπτός συστραμμένος σωλήνας (δηλ. είχε κυματοειδή μορφή) με ανοιχτό το άκρο του, έτσι ώστε να επιτρέπει μεν την είσοδο/έξοδο του αέρα στην φιάλη, αλλά να εγκλωβίζει τυχόν βλαβερούς μικροοργανισμούς στις αναδιπλώσεις του. Ο Παστέρ θέρμαινε τη φιάλη και το λεπτό συστραμμένο σωληνοειδή στόμιό της, για να θανατωθούν οι μικροοργανισμοί και την άφηνε αρκετές ημέρες, έτσι ώστε να αναπτυχθούν τυχόν βακτήρια στο περιεχόμενό της. Πιθανολογούσε, ότι εφόσον δεν υπήρχε πρόσβαση μικροοργανισμών από τον εξωτερικό αέρα στο εσωτερικό, αν αναπτύσσονταν τυχόν μικροοργανισμοί στο περιεχόμενο, θα σήμαινε ότι η γενεσιουργός δύναμη θα βρίσκονταν απευθείας μέσα στον αποστειρωμένο ζωμό. Το αποτελέσματα έδειξαν απουσία μικροοργανισμών εντός της φιάλης, ακόμα και ύστερα από πολλές ημέρες. Όταν όμως ο Παστέρ έσπασε τον κυματοειδή λαιμό και αερομεταφερόμενα παθογόνα μικρόβια ήρθαν σε επαφή με το υγρό, τότε καλλιεργήθηκαν βακτήρια μέσα σε λίγες ημέρες. Το ίδιο συνέβη και όταν, αντί να σπάσει τον λαιμό, έγειρε απλά την φιάλη για να φέρει το περιεχόμενό της κοντά στο σημείο με τις πτυχές του σωλήνα, που πιθανόν να υπήρχαν εγκλωβισμένοι μικροοργανισμοί. Μέσα σε λίγες ημέρες καλλιεργήθηκαν μικροοργανισμοί στον ζωμό για ακόμα μια φορά. Το πείραμα αυτό ήταν ο προάγγελος της σημερινής παστερίωσης, το οποίο χάρισε στον Παστέρ το διάσημο βραβείο Alhumbert από την Ακαδημία Επιστημών του Παρισίου το 1862.

Παστερίωση γάλακτος

Το γάλα αποτελεί ένα εξαιρετικό μέσο για την ανάπτυξη μικροβίων, και όταν αποθηκεύεται σε θερμοκρασία περιβάλλοντος σύντομα πολλαπλασιάζονται τα βακτήρια και άλλα παθογόνα. Τα Κέντρα Ελέγχου Νοσημάτων των ΗΠΑ (CDC) λένε, ότι το νωπό γάλα που χειρίζεται με λανθασμένο τρόπο, είναι υπεύθυνο για σχεδόν τρεις φορές περισσότερες νοσηλείες από οποιαδήποτε άλλη πηγή ασθένειας που μεταδίδεται από τρόφιμα, καθιστώντας το ένα από τα πιο επικίνδυνα τρόφιμα στον κόσμο. Οι ασθένειες που αποτρέπονται με την παστερίωση περιλαμβάνουν την φυματίωση, την βρουκέλλωση, την διφθερίτιδα, την οστρακιά και τον πυρετό Q. Επίσης, σκοτώνει μεταξύ άλλων τα επιβλαβή βακτήρια όπως η Σαλμονέλα, η Λιστέρια, η Υερσίνια, το Καμπυλοβακτηρίδιο, ο Χρυσίζων σταφυλόκοκκο  και το Εσερίχια κόλι O157:H7.

Πριν από την εκβιομηχάνιση, οι αγελάδες γαλακτοπαραγωγής διατηρούνταν σε αστικές περιοχές, για να περιοριστεί ο χρόνος μεταξύ της παραγωγής και της κατανάλωσης, το οποίο μείωνε τον κίνδυνο μετάδοσης ασθενειών μέσω του νωπού γάλακτος. Καθώς η πυκνότητα κατοίκισης των αστικών κέντρων αυξάνονταν και οι αλυσίδες εφοδιασμού άρχισαν να επιμηκύνονται, διανύοντας  αποστάσεις μεταξύ υπαίθρου και πόλης, το νωπό γάλα (με διάρκεια ζωής κάποιων ημερών από την στιγμή παραγωγής) θεωρούνταν ως πηγή ασθενειών. Για παράδειγμα, μεταξύ 1912 και 1937, περίπου 65.000 άνθρωποι πέθαναν από φυματίωση, ύστερα από κατανάλωση μολυσμένου γάλακτος. Τα κρούσματα αυτά παρατηρήθηκαν στην Αγγλία και την Ουαλία. Επειδή η φυματίωση έχει μακρά περίοδο επώασης στους ανθρώπους, ήταν δύσκολο να συνδεθεί η κατανάλωση μη παστεριωμένου γάλακτος με τη νόσο. Το 1892, ο χημικός Έρνστ Λέντερλ (Ernst Lederle) εμβολίασε πειραματικά γάλα από αγελάδες που έπασχαν από φυματίωση, σε ινδικά χοιρίδια, γεγονός που τους έκανε να εκδηλώσουν την ασθένεια. Το 1910, ο Λέντερλ, έχοντας τον ρόλο του Επιτρόπου Υγείας τότε, εισήγαγε την υποχρεωτική παστερίωση του γάλακτος στη Νέα Υόρκη.

Οι ανεπτυγμένες χώρες υιοθέτησαν την παστερίωση του γάλακτος για να αποτρέψουν τέτοιες ασθένειες και απώλειες ζωών και ως εκ τούτου το γάλα θεωρείται πλέον ασφαλέστερη τροφή. Μια παραδοσιακή μορφή παστερίωσης με ζεμάτισμα και στράγγισμα της κρέμας για να αυξηθεί η ποιότητα διατήρησης του βουτύρου, εφαρμόστηκε στη Μεγάλη Βρετανία τον 18ο αιώνα και εισήχθη στη Βοστώνη, στις Βρετανικές Αποικίες το 1773, αν και δεν εφαρμόστηκε ευρέως στις Ηνωμένες Πολιτείες για τα επόμενα 20 χρόνια. Η παστερίωση του γάλακτος προτάθηκε από τον Φραντς φον Σόξλετ (Franz von Soxhlet) το 1886. Στις αρχές του 20ου αιώνα, ο Μίλτον Τζόζεφ Ροζενάου (Milton Joseph Rosenau) καθιέρωσε τα πρότυπα επεξεργασίας – δηλαδή χαμηλή θερμοκρασία, αργή θέρμανση στους 60 °C για 20 λεπτά – για την παστερίωση του γάλακτος, ενώσω ήταν στην Ναυτική Νοσοκομειακή Υπηρεσία των Ηνωμένων Πολιτειών, κυρίως στη δημοσίευσή του με θέμα: «Το Ζήτημα του Γάλακτος» (The Milk Question) (1912). Οι πολιτείες στις ΗΠΑ άρχισαν σύντομα να θεσπίζουν νόμους υποχρεωτικής παστερίωσης γαλακτοκομικών προϊόντων, με τον πρώτο να καθιερώνεται το 1947, ενώ το 1973 η ομοσπονδιακή κυβέρνηση των ΗΠΑ απαίτησε την παστερίωση του γάλακτος που χρησιμοποιείται σε οποιοδήποτε διαπολιτειακό εμπόριο.

Η διάρκεια ζωής του παστεριωμένου γάλακτος εντός ψυγείου είναι μεγαλύτερη από αυτή του νωπού γάλακτος. Για παράδειγμα, το παστεριωμένο γάλα υψηλής θερμοκρασίας, σύντομης διάρκειας (HTST) έχει συνήθως διάρκεια συντήρησης στο ψυγείο δύο έως τρεις εβδομάδες, ενώ το υπερπαστεριωμένο γάλα μπορεί να διαρκέσει πολύ περισσότερο, φτάνοντας μέχρι τους δύο έως τρεις μήνες. Όταν η επεξεργασία εξαιρετικά υψηλής θερμοκρασίας (UHT) συνδυάζεται με αποστειρωμένο χειρισμό και τεχνολογίες συσκευασίας (όπως η ασηπτική συσκευασία), μπορεί να αποθηκευτεί εκτός ψυγείου ακόμη και έως 9 μήνες.

Σύμφωνα με τα Κέντρα Ελέγχου Νοσημάτων, μεταξύ 1998 και 2011, το 79% των κρουσμάτων ασθενειών που σχετίζονται με τα γαλακτοκομικά προϊόντα στις Ηνωμένες Πολιτείες οφείλονταν στο νωπό γάλα ή σε προϊόντα τυριού. Αναφέρουν 148 κρούσματα και 2.384 ασθένειες (με 284 να απαιτούν νοσηλεία), καθώς και δύο θανάτους εξαιτίας του νωπού γάλακτος ή τυροκομικών προϊόντων κατά την ίδια χρονική περίοδο.

Ιατρικός εξοπλισμός

Ο ιατρικός εξοπλισμός, ιδίως ο αναπνευστικός και ο αναισθησιολογικός εξοπλισμός, συχνά απολυμαίνεται με ζεστό νερό, ως εναλλακτική λύση στη χημική απολύμανση. Η θερμοκρασία που συνήθως εφαρμόζεται είναι οι 70 °C για 30 λεπτά.

Διαδικασία παστερίωσης

Η παστερίωση είναι μια ήπια θερμική επεξεργασία υγρών τροφίμων (συσκευασμένων και μη) όπου τα προϊόντα συνήθως θερμαίνονται σε θερμοκρασία κάτω των 100 °C. Η θερμική επεξεργασία και η διαδικασία ψύξης έχουν σχεδιαστεί για να εμποδίζουν την αλλαγή φάσης (δηλ. της φυσικής κατάστασης) του προϊόντος. Η οξύτητα του τροφίμου καθορίζει τις παραμέτρους (διάρκεια και θερμοκρασία) της θερμικής επεξεργασίας, καθώς και τη διάρκεια ζωής στο ράφι. Οι παράμετροι λαμβάνουν επίσης υπόψιν τις διατροφικές και οργανοληπτικές ιδιότητες, που είναι θερμοευαίσθητες και μπορεί να επηρεαστούν.

Σε όξινα τρόφιμα (pH < 4.6), όπως ο χυμός φρούτων και η μπίρα, οι θερμικές επεξεργασίες έχουν σχεδιαστεί για να αδρανοποιούν τα ένζυμα (μεθυλεστεράση πηκτίνης και πολυγαλακτουρονάση στους χυμούς φρούτων) και να καταστρέφουν τα μικρόβια αλλοίωσης (ζυμομύκητες και γαλακτοβάκιλλοι). Λόγω του χαμηλού pH των όξινων τροφίμων, τα παθογόνα δεν μπορούν να αναπτυχθούν. Η διάρκεια ζωής παρατείνεται έτσι για αρκετές εβδομάδες. Σε λιγότερο όξινα τρόφιμα (pH > 4.6), όπως το γάλα και τα υγρά συστατικά των αυγών, οι θερμικές επεξεργασίες έχουν σχεδιαστεί για να καταστρέφουν παθογόνα και οργανισμούς που αλλοιώνουν (ζυμομύκητες και μούχλα). Επειδή, δεν καταστρέφονται όλοι οι οργανισμοί αλλοίωσης δεδομένων των παραμέτρων παστερίωσης, είναι απαραίτητη η συντήρηση σε ψυγείο.

Εξοπλισμός

Τα τρόφιμα μπορούν να παστεριωθούν με δύο τρόπους. Είτε πριν, είτε μετά τη συσκευασία τους σε δοχεία. Όταν τα τρόφιμα συσκευάζονται σε γυάλινα δοχεία, χρησιμοποιείται ζεστό νερό για να μειωθεί ο κίνδυνος θερμικού σοκ. Οι πλαστικές και οι μεταλλικές συσκευασίες χρησιμοποιούνται επίσης για την τοποθέτηση τροφίμων, τα οποία παστεριώνονται γενικά με ατμό ή ζεστό νερό, καθώς ο κίνδυνος θερμικού σοκ είναι χαμηλός.

Τα περισσότερα υγρά τρόφιμα παστεριώνονται με συστήματα συνεχούς ροής που διαθέτουν ζώνη θέρμανσης, σωλήνα συγκράτησης και ζώνη ψύξης, μετά τα οποία το προϊόν τοποθετείται σε συσκευασία. Οι πλακοειδείς εναλλάκτες θερμότητας χρησιμοποιούνται για προϊόντα χαμηλού ιξώδους, όπως τα ζωικά γάλατα, τα γάλατα ξηρών καρπών και οι χυμοί. Ένας πλακοειδής εναλλάκτης θερμότητας αποτελείται από πολλές λεπτές κατακόρυφες πλάκες από ανοξείδωτο χάλυβα, οι οποίες διαχωρίζουν το υγρό από το μέσο θέρμανσης ή ψύξης. Οι εναλλάκτες θερμότητας αποξεσμένης επιφάνειας περιέχουν έναν εσωτερικό περιστρεφόμενο άξονα στο σωλήνα και χρησιμεύουν στην απόξεση υλικού υψηλού ιξώδους, που μπορεί να έχει συσσωρευτεί στα τοιχώματα του σωλήνα.

Οι εναλλάκτες θερμότητας κελύφους και σωλήνων (shell and tubes) έχουν σχεδιαστεί για την παστερίωση τροφίμων που είναι μη Νευτώνεια ρευστά, όπως είναι τα γαλακτοκομικά προϊόντα, η κέτσαπ ντομάτας και οι παιδικές τροφές. Ένας εναλλάκτης θερμότητας σωλήνων αποτελείται από ομόκεντρους σωλήνες από ανοξείδωτο χάλυβα. Τα τρόφιμα περνούν μέσα από τον εσωτερικό σωλήνα, ενώ το μέσο θέρμανσης/ψύξης κυκλοφορεί μέσα από τον εξωτερικό ή εσωτερικό σωλήνα.

Τα πλεονεκτήματα της χρήσης ενός εναλλάκτη θερμότητας για την παστερίωση μη συσκευασμένων τροφίμων σε σχέση με την παστερίωση τροφίμων σε δοχεία είναι τα εξής:

 Οι εναλλάκτες θερμότητας παρέχουν ομοιόμορφη επεξεργασία και υπάρχει μεγαλύτερη ευελιξία, όσον αφορά τα προϊόντα που μπορούν να παστεριωθούν σε αυτές τις πλάκες.
 Η διαδικασία είναι πιο αποδοτική από άποψη κατανάλωσης ενέργειας, εν συγκρίσει με την παστερίωση συσκευασμένων τροφίμων σε δοχεία.
 Έχει μεγαλύτερη απόδοση, δηλαδή επεξεργάζεται μεγαλύτερη ποσότητα προϊόντος στην μονάδα του χρόνου.

Αφού θερμανθεί σε έναν εναλλάκτη θερμότητας, το προϊόν ρέει μέσω ενός σωλήνα συγκράτησης για ένα καθορισμένο χρονικό διάστημα, ώστε να επιτευχθεί η απαιτούμενη επεξεργασία. Εάν δεν επιτευχθεί η επιθυμητή θερμοκρασία ή ο χρόνος παστερίωσης, χρησιμοποιείται μια βαλβίδα εκτροπής ροής για την εκτροπή του προϊόντος που δεν έχει υποστεί επαρκή επεξεργασία, πίσω στη δεξαμενή ακατέργαστου προϊόντος. Εάν το προϊόν έχει υποστεί επαρκή επεξεργασία, ψύχεται σε εναλλάκτη θερμότητας και στη συνέχεια τοποθετείται σε δοχεία.

Η παστερίωση υψηλής θερμοκρασίας μικρού χρόνου (HTST), όπως αυτή που χρησιμοποιείται για το γάλα (72 °C για 15 δευτερόλεπτα), εξασφαλίζει ότι δεν θα υπάρχει κίνδυνος από την κατανάλωση του γάλακτος και παρέχει διάρκεια ζωής εντός ψυγείου, περίπου δύο εβδομάδων. Στην παστερίωση υπερυψηλής θερμοκρασίας (UHT), το γάλα παστεριώνεται στους 135 °C για 1-2 δευτερόλεπτα, το οποία παρέχει το ίδιο επίπεδο ασφάλειας, αλλά σε συνδυασμό με κατάλληλο τρόπο συσκευασίας, παρατείνει τη διάρκεια ζωής του σε τρεις μήνες εντός ψυγείου.

Επαλήθευση αποτελεσμάτων

Οι άμεσες μικροβιολογικές τεχνικές είναι ο απόλυτος τρόπος μέτρησης της μόλυνσης από παθογόνους μικροοργανισμούς, αλλά είναι δαπανηρές και χρονοβόρες, πράγμα που σημαίνει ότι τα προϊόντα έχουν μειωμένη διάρκεια ζωής μέχρι να επαληθευτεί η αποτελεσματικότητα της παστερίωσης.

Λόγω της ακαταλληλότητας των μικροβιολογικών τεχνικών, η αποτελεσματικότητα της παστερίωσης του γάλακτος διαπιστώνεται συνήθως με τον έλεγχο της παρουσίας αλκαλικής φωσφατάσης, η οποία μετουσιώνεται από την παστερίωση. Η καταστροφή της αλκαλικής φωσφατάσης εξασφαλίζει την καταστροφή των κοινών παθογόνων μικροοργανισμών του γάλακτος. Ως εκ τούτου, η παρουσία αλκαλικής φωσφατάσης αποτελεί ιδανικό δείκτη της αποτελεσματικότητας της παστερίωσης. Για τα υγρά προιόντα αυγών (ασπράδι, κρόκος, ολόκληρο το αυγό εκτός κέλυφους), η αποτελεσματικότητα της θερμικής επεξεργασίας μετράται μέσω των καταλοίπων της ενζυμικής δράσης της α-αμυλάσης.

Αποτελεσματικότητα έναντι παθογόνων βακτηρίων

Κατά τις αρχές του 20ού αιώνα, δεν υπήρχε ισχυρή γνώση για το ποιοι συνδυασμοί χρόνου και θερμοκρασίας θα αδρανοποιούσαν τα παθογόνα βακτήρια στο γάλα και έτσι χρησιμοποιούνταν διάφορα πρότυπα παστερίωσης. Μέχρι το 1943, τόσο οι συνθήκες παστερίωσης HTST στους 72 °C για 15 δευτερόλεπτα, όσο και οι συνθήκες παστερίωσης σε παρτίδες (batch) στους 63 °C για 30 λεπτά, επιβεβαιώθηκαν από μελέτες της πλήρους θερμικής θανάτωσης (μετρήθηκε όσο καλύτερα μπορούσε για τα δεδομένα εκείνης της εποχής) για μια σειρά παθογόνων βακτηρίων στο γάλα. Η πλήρης αδρανοποίηση του Κοξιέλα μπουρνέτι (Coxiella burnetti) (που θεωρούνταν τότε ότι προκαλούσε πυρετό Q, μετά από κατανάλωση μολυσμένου γάλακτος από το στόμα), καθώς και του Μυκοβακτηριδίου της φυματίωσης (Mycobacterium tuberculosis) αποδείχθηκαν αργότερα. Για όλους τους πρακτικούς σκοπούς, οι συνθήκες αυτές ήταν επαρκείς για την καταστροφή σχεδόν όλων των ζυμομυκήτων, της μούχλας και των κοινών βακτηρίων αλλοίωσης και επίσης για την εξασφάλιση αποτελεσματικής καταστροφής των κοινών παθογόνων και ανθεκτικών στη θερμότητα οργανισμών. Ωστόσο, οι μικροβιολογικές τεχνικές που χρησιμοποιούνταν μέχρι τη δεκαετία του 1960 δεν επέτρεπαν την απαρίθμηση της πραγματικής μείωσης των βακτηρίων. Η απόδειξη του βαθμού αδρανοποίησης των παθογόνων βακτηρίων από την παστερίωση του γάλακτος, προήλθε από την μελέτη των βακτηρίων που κατάφερναν να επιβιώσουν σε γάλα, που είχε υποστεί θερμική επεξεργασία, αφού πρώτα του είχαν σκόπιμα προστεθεί υψηλά επίπεδα από τα πιο ανθεκτικά στη θερμότητα στελέχη των σημαντικότερων παθογόνων μικροοργανισμών που μεταδίδονται με το γάλα.

Οι μέσες λογαριθμικές (log10) μειώσεις και οι θερμοκρασίες αδρανοποίησης των σημαντικότερων παθογόνων μικροοργανισμών, που μεταδίδονται με το γάλα κατά τη διάρκεια μιας επεξεργασίας 15 δευτερολέπτων είναι:

 Σταφυλόκοκκος > 6.7 στους 66.5 °C 
 Υερσίνια (Yersinia enterocolitica) > 6.8 στους 62.5 °C
 Παθογόνο Εσερίχια κόλι (Escherichia coli) > 6.8 στους 65 °C 
 Κρονοβακτηρίδιο Σακαζάκι (Cronobacter sakazakii) > 6.7 στους 67.5 °C 
 Λιστέρια η μονοκυτταρογόνος (Listeria monocytogenes) > 6.9 στους 65.5 °C 
 Σαλμονέλα Typhimurium > 6.9 στους 61.5 °C 

(Μια μείωση log10 μεταξύ 6 και 7 σημαίνει ότι 1 βακτήριο από 1 εκατομμύριο (106) έως 10 εκατομμύρια (107) βακτήρια επιβιώνει από τη θεραπεία).

Ο κώδικας τροφίμων (Codex Alimentarius) πέρι της υγιεινής πρακτικής για το γάλα, σημειώνει ότι η παστερίωση του γάλακτος έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε να επιτυγχάνεται μείωση του Κοξιέλα μπουρνέτι (Coxiella burnetti) τουλάχιστον κατά 5 log10: «Οι ελάχιστες συνθήκες παστερίωσης είναι εκείνες που έχουν βακτηριοκτόνο αποτέλεσμα ισοδύναμο με τη θέρμανση κάθε σωματιδίου του γάλακτος στους 72 °C για 15 δευτερόλεπτα (παστερίωση συνεχούς ροής) ή στους 63 °C για 30 λεπτά (παστερίωση κατά παρτίδες - batch)» και ότι «Για να εξασφαλιστεί ότι κάθε σωματίδιο θερμαίνεται επαρκώς, η ροή του γάλακτος στους εναλλάκτες θερμότητας πρέπει να είναι τυρβώδης, δηλαδή ο Αριθμός Ρέινολντς πρέπει να είναι αρκετά υψηλός». Το σημείο σχετικά με την τυρβώδη ροή είναι σημαντικό, διότι οι απλοποιημένες εργαστηριακές μελέτες θερμικής αδρανοποίησης, που χρησιμοποιούν δοκιμαστικούς σωλήνες χωρίς ροή, θα έχουν μικρότερη βακτηριακή αδρανοποίηση από πειράματα μεγαλύτερης κλίμακας, που επιδιώκουν να αναπαράγουν συνθήκες εμπορικής παστερίωσης.

Για προληπτικούς λόγους, οι σύγχρονες διεργασίες παστερίωσης HTST πρέπει να σχεδιάζονται με περιορισμό της ροής, καθώς και με βαλβίδες εκτροπής, οι οποίες διασφαλίζουν ότι το γάλα θερμαίνεται ομοιόμορφα και ότι κανένα μέρος του γάλακτος δεν υπόκειται σε μικρότερο χρόνο ή σε χαμηλότερη θερμοκρασία από την υπόλοιπη ποσότητα. Να σημειωθεί, ότι είναι σύνηθες οι θερμοκρασίες να υπερβαίνουν τους 72 °C κατά 1.5 °C ή 2 °C.

Διπλή παστερίωση

Η παστερίωση δεν είναι αποστείρωση και δεν σκοτώνει τα σπόρια. Η "διπλή" παστερίωση, η οποία περιλαμβάνει μια δευτερεύουσα διαδικασία θέρμανσης, μπορεί να παρατείνει τη διάρκεια ζωής στο ράφι σκοτώνοντας τα σπόρια που έχουν βλαστήσει.

Η αποδοχή της διπλής παστερίωσης ως διαδικασία, ποικίλλει ανάλογα με την περιοχή και την χώρα. Σε μέρη όπου επιτρέπεται, το γάλα παστεριώνεται αρχικά όταν συλλέγεται από τη φάρμα, ώστε να μην αλλοιωθεί πριν από την επεξεργασία. Πολλές χώρες απαγορεύουν την επισήμανση αυτού του γάλακτος ως «παστεριωμένο», αλλά επιτρέπουν την αναγραφή του ως «θερμισμένο», το οποίο παραπέμπει σε επεξεργασία με χαμηλότερη θερμοκρασία.

Επιδράσεις στα διατροφικά και οργανοληπτικά χαρακτηριστικά των τροφίμων

Λόγω της ήπιας θερμικής επεξεργασίας, η παστερίωση αυξάνει τη διάρκεια ζωής κατά μερικές ημέρες ή εβδομάδες. Ωστόσο, αυτή η ήπια θερμική επεξεργασία σημαίνει επίσης, ότι υπάρχουν μόνο μικρές αλλαγές στις θερμοευαίσθητες βιταμίνες των τροφίμων.

Επιπτώσεις στην ποιότητα γάλακτος

Σύμφωνα με μια συστηματική επισκόπηση και μετα-ανάλυση, διαπιστώθηκε ότι η παστερίωση μείωνε τις συγκεντρώσεις των βιταμινών Β12 και Ε, αλλά από την άλλη, αύξανε τις συγκεντρώσεις της βιταμίνης Α. Εκτός από τη μετα-ανάλυση, δεν είναι δυνατόν να εξαχθούν συμπεράσματα σχετικά με την επίδραση της παστερίωσης στις βιταμίνες Α, Β12 και Ε, με βάση απλώς τα συμπεράσματα από την τεράστια διαθέσιμη βιβλιογραφία. Το γάλα δεν αποτελεί σημαντική πηγή βιταμινών Β12 ή Ε στη διατροφή της Βόρειας Αμερικής, επομένως οι επιπτώσεις της παστερίωσης στην ημερήσια πρόσληψη των βιταμινών αυτών από τους ενήλικες είναι αμελητέες. Ωστόσο, το γάλα θεωρείται σημαντική πηγή βιταμίνης Α, και επειδή η παστερίωση φαίνεται να αυξάνει τις συγκεντρώσεις της βιταμίνης Α στο γάλα, η επίδραση της θερμικής επεξεργασίας του γάλακτος σε αυτή τη βιταμίνη δεν αποτελεί σημαντικό πρόβλημα για τη δημόσια υγεία.Τα αποτελέσματα των μετα-αναλύσεων αποκαλύπτουν, ότι η παστερίωση του γάλακτος οδηγεί σε σημαντική μείωση της βιταμίνης C και του φυλλικού οξέος, αλλά επειδή από την φύση του το γάλα δεν αποτελεί σημαντική πηγή αυτών των βιταμινών, είναι μια αποδεκτή κατάσταση. Η βιταμίνη Β2 βρίσκεται συνήθως στο γάλα βοοειδών σε συγκεντρώσεις 1.83 mg/λίτρο. Επειδή η συνιστώμενη ημερήσια πρόσληψη για τους ενήλικες είναι 1.1 mg/ημέρα, η κατανάλωση γάλακτος συμβάλλει σημαντικά στη συνιστώμενη ημερήσια πρόσληψη αυτής της βιταμίνης. Με εξαίρεση τη Β2, η παστερίωση δεν φαίνεται να αποτελεί ανησυχητικό παράγοντα για τη μείωση της θρεπτικής αξίας του γάλακτος, επειδή το γάλα συχνά δεν αποτελεί πρωταρχική πηγή αυτών των βιταμινών, που έχουν μελετηθεί αναφορικά με την βορειοαμερικανική διατροφή.

Οργανοληπτικές επιπτώσεις

Η παστερίωση έχει επίσης μια μικρή, αλλά υπολογίσιμη επίδραση στα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά των τροφίμων, που υποβάλλονται σε επεξεργασία. Στους χυμούς φρούτων, η παστερίωση μπορεί να οδηγήσει σε απώλεια πτητικών αρωματικών ενώσεων. Η αφυδάτωση ελαχιστοποιεί επίσης την απώλεια θρεπτικών συστατικών όπως η βιταμίνη C και η καροτίνη. Για να αποφευχθεί η μείωση της ποιότητας που προκύπτει από την απώλεια πτητικών ενώσεων, υιοθετούνται τεχνικές ανάκτησης πτητικών ενώσεων, οι οποίες αν και δαπανηρές, μπορεί να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή προϊόντων χυμού υψηλότερης ποιότητας.

Όσον αφορά το χρώμα, η διαδικασία παστερίωσης δεν έχει μεγάλη επίδραση στις χρωστικές ουσίες όπως οι χλωροφύλλες, οι ανθοκυανίνες και τα καροτενοειδή στους φυτικούς και ζωικούς ιστούς. Στους χυμούς φρούτων, η οξειδάση πολυφαινόλης (PPO) είναι το κύριο ένζυμο που ευθύνεται για την πρόκληση μαυρίσματος και αλλαγών στο χρώμα. Ωστόσο, το ένζυμο αυτό απενεργοποιείται στο στάδιο της απομάκρυνσης αέρα πριν από την παστερίωση, κατά το οποίο αφαιρείται το οξυγόνου.

Στο γάλα, η διαφορά χρώματος μεταξύ παστεριωμένου και νωπού γάλακτος σχετίζεται με το στάδιο ομογενοποίησης, που πραγματοποιείται πριν από την παστερίωση. Το γάλα ομογενοποιείται για να γαλακτοποιηθούν τα λιπαρά και τα υδατοδιαλυτά συστατικά του, με αποτέλεσμα το επεξεργασμένο γάλα να έχει λευκότερη εμφάνιση σε σύγκριση με το νωπό γάλα. Για τα φυτικά προϊόντα, η υποβάθμιση του χρώματος εξαρτάται από τις συνθήκες θερμοκρασίας και τη διάρκεια της θέρμανσης.

Η παστερίωση μπορεί να οδηγήσει σε κάποια αλλοίωση της υφής, ως αποτέλεσμα ενζυματικών και μη ενζυματικών μετασχηματισμών στη δομή της πηκτίνης, εάν οι θερμοκρασίες επεξεργασίας είναι πολύ υψηλές. Ωστόσο, με την παστερίωση ήπιας θερμικής επεξεργασίας, το μαλάκωμα των ιστών στα λαχανικά, που επιφέρει αλλοίωση στην υφή, δεν προκαλεί ανησυχία, εφόσον η θερμοκρασία δεν ξεπερνά τους 80 °C.

Μέθοδοι παστερίωσης

Κλασικές μέθοδοι

Οι κλασικές μέθοδοι παστερίωσης που χρησιμοποιούνται στις μέρες μας, φαίνονται συνοπτικά στον παρακάτω πίνακα:

Να σημειωθεί, ότι στην βιβλιογραφία υπάρχουν οι όροι χαμηλή παστερίωση και υψηλή παστερίωση για την επεξεργασία του γάλακτος. Με τον όρο χαμηλή νοείται η κανονική παστερίωση, που πραγματοποιείται σε θερμοκρασίες εως 72 °C, στην κατάλληλη διάρκεια (δηλαδή με τις μεθόδους LTLT ή HTST), ενώ με τον όρο υψηλή νοείται η παστερίωση που εφαρμόζεται σε θερμοκρασίες υψηλότερες από το την κανονική παστερίωση και χαμηλότερες από αυτές της μεθόδου UHT, δηλαδή μεταξύ 110°C και 127°C, με διάρκεια λιγότερο από 2 δευτερόλεπτα. Εντούτοις, μετά τις τροποποιήσεις που έγιναν στην ελληνική νομοθεσία το 2014 (ν.4254/2014 - Άρθρο Πρώτο, Παράγραφος ΣΤ, Υποπαράγραφος ΣΤ.8), ο όρος υψηλή παστερίωση αντικαταστάθηκε από τον όρο υψηλής θερμικής επεξεργασίας και αφορά το γάλα, το οποίο υπόκειται σε θερμική επεξεργασία, με θερμοκρασίες που κυμαίνονται μεταξύ 85-127°C. Οι συσκευασίες του γάλακτος αυτού, απαγορεύεται διά νόμου να αναγράφουν την λέξη παστεριωμένο και υποχρεωτικά θα πρέπει να το αναφέρουν ως γάλα υψηλής θερμικής επεξεργασίας.

Πρωτοποριακές μέθοδοι παστερίωσης

Έχουν αναπτυχθεί και άλλες θερμικές και μη θερμικές διαδικασίες για την παστερίωση των τροφίμων, σαν τρόποι μείωσης των επιπτώσεων στα θρεπτικά και οργανοληπτικά χαρακτηριστικά των τροφίμων και αποτροπής της υποβάθμισης των θερμοευαίσθητων θρεπτικών συστατικών. 

 Η πασκαλίωση (pascalization) ή επεξεργασία υπό υψηλή πίεση (High Pressure Processing - HPP)
 Tο παλλόμενο ηλεκτρικό πεδίο (Pulsed electric field - PEF) 
 H ιονίζουσα ακτινοβολία (ionising radiation)
 H ομογενοποίηση υπό υψηλή πίεση (high pressure homogenisation)
 H απολύμανση με υπεριώδη ακτινοβολία (UV decontamination)
 Tο παλμικό φως υψηλής έντασης (pulsed high intensity light)
 Tο λέιζερ υψηλής έντασης (high intensity laser)
 Tο παλμικό λευκό φως (pulsed white light)
 O υπέρηχος υψηλής ισχύος (high power ultrasound)
 Tα ταλαντευόμενα μαγνητικά πεδία (oscillating magnetic fields)
 H εκκένωση ηλεκτρικού τόξου υψηλής τάσης (high voltage arc discharge)
 H δέσμη πλάσματος (plasma streamer) 

είναι παραδείγματα αυτών των μη θερμικών μεθόδων παστερίωσης που χρησιμοποιούνται σήμερα εμπορικά.

Η oγκομετρική θέρμανση με μικροκύματα (Micowave Volumetric Heating - MVH) είναι η νεότερη διαθέσιμη τεχνολογία παστερίωσης. Χρησιμοποιεί μικροκύματα για τη θέρμανση υγρών, εναιωρημάτων ή ημιστερεών σε συνεχή ροή. Επειδή η θέρμανση με μικροκύματα διαχέει ενέργεια ομοιόμορφα και βαθιά σε όλο το σώμα ενός προϊόντος που ρέει, επιτρέπει πιο ήπια και μικρότερη θέρμανση, έτσι ώστε να διατηρούνται σχεδόν όλες οι θερμοευαίσθητες ουσίες στο γάλα.

Η επεξεργασία χαμηλής θερμοκρασίας σύντομου χρόνου (Low Temperature Short Time - LTST) είναι μια κατοχυρωμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας μέθοδος, που στηρίζεται στην λειτουργία ψεκασμού σταγονιδίων σε θάλαμο που θερμαίνεται κάτω από τις συνήθεις θερμοκρασίες παστερίωσης. Χρειάζονται κάποια χιλιοστά του δευτερολέπτου για την επεξεργασία των υγρών προϊόντων, επομένως η μέθοδος είναι επίσης γνωστή ως τεχνολογία των χιλιοστών του δευτερολέπτου (MilliSecond Technology - MST). Η τεχνική αυτή παρατείνει σημαντικά τη διάρκεια ζωής των προϊόντων (50+ ημέρες) όταν συνδυάζεται με μέθοδο υψηλής θερμοκρασίας σύντομου χρόνου HTST, χωρίς να βλάπτει τα θρεπτικά συστατικά ή τη γεύση. Το LTST είναι εμπορικό από το 2019.

Προϊόντα που είναι συνήθως παστεριωμένα

 Μπίρα
 Κονσερβοποιημένα τρόφιμα
 Γαλακτοκομικά προϊόντα
 Αυγά
 Γάλα
 Χυμοί
 Ποτά με χαμηλή περιεκτικότητα σε αλκοόλ
 Σιρόπια
 Ξίδι
 Νερό
 Κρασιά

Παραπομπές

Συντήρηση τροφίμων
Επιστήμη τροφίμων
Βιομηχανικές διεργασίες