Warum ist der F0-Wert bei der Sterilisation so wichtig?

Warum ist der F0-Wert bei der Sterilisation so wichtig?

Alle Informationen, um zu verstehen, was der F0-Wert ist und welche Rolle er bei der Sterilisation von Lebensmitteln in Dosen spielt.

Eines der am schwierigsten zu verstehenden Konzepte bei der Herstellung von Konserven oder Fertiggerichten ist oft der Sterilisationsprozess und der F0-Wert. Aus diesem Grund haben wir beschlossen, dieses Thema weiter zu vertiefen.

Wenn Sie mit einem der in diesem Beitrag erwähnten Begriffe nicht mehr weiter wissen, empfehlen wir Ihnen, unser Wörterbuch mit Begriffen aus der Welt des Einmachens herunterzuladen.

Sterilisation von verpackten Lebensmitteln

Die Sterilisation von verpackten Lebensmitteln ist eine Konservierungstechnik, die darin besteht, hermetisch verpackte Lebensmittel über einen bestimmten Zeitraum hohen Temperaturen auszusetzen, um ihre pathogenen oder nicht-pathogenen Mikroorganismen, einschließlich Sporen, vollständig zu zerstören.

Ziel ist es, die Wahrscheinlichkeit von Infektionen und Krankheitsübertragungen nach dem Verzehr der Lebensmittel auf nahezu Null zu reduzieren und so eine Gefährdung der Gesundheit Ihrer Verbraucher und Ihres Unternehmens zu vermeiden. Werden Mikroorganismen und Sporen nicht ordnungsgemäß aus einer Gourmet-Konserve oder einem zubereiteten Gericht entfernt, kann dies zu einer Lebensmittelvergiftung und im schlimmsten Fall zu Botulismus führen, einer durch Clostridium botulinum verursachten Krankheit, die Atembeschwerden und Muskellähmungen verursacht und sogar tödlich sein kann.

Daher fragen Sie sich wahrscheinlich, wie lange ich meine Konserven welchen Temperaturen aussetzen sollte, um eine vollständige Abtötung von Mikroorganismen und Sporen zu gewährleisten? Die Antwort darauf ist nämlich sehr unterschiedlich und hier kommt der F0-Wert ins Spiel.

Der F0-Wert bei der Sterilisation von Lebensmitteln

Lokaler Hersteller mit Autoklave, F0-Wert

So wie wir die Pferdestärken verwenden, um die Leistung eines Automotors zu quantifizieren, wird in der Lebensmittelindustrie der F0-Wert verwendet, um den Grad der Sterilität eines Lebensmittels zu quantifizieren.

F0 ist definiert als die thermische Abtötungszeit, die erforderlich ist, um alle Mikroorganismen aus einem Lebensmittel zu eliminieren, wenn es einer Temperatur von 121,1°C ausgesetzt wird, und welche in Minuten angegeben wird. In der Tat kann F0 auch als F121,1 geschrieben werden, beide Formulierungen sind korrekt. Wenn wir uns auf F0 bei anderen Temperaturen, z.B. 110°C, beziehen, sprechen wir daher von F110.

Dieser Wert wird aus dem Verhältnis von Zeit und Temperatur anhand einer sehr technischen Formel berechnet, die wir in diesem Beitrag nicht weiter erläutern werden. Wichtig ist, dass auf mikrobiologischer Ebene der gleiche F0 auf unterschiedliche Weise erreicht werden kann, indem man mit der Kombination von Zeit und Temperatur spielt. Wir können zum Beispiel einen F0=3 erreichen, indem wir das Produkt 3 Minuten lang 121,1°C oder 12 Minuten lang 115°C oder 2 Minuten lang 124°C aussetzen. Und das geschieht dank der F0-Formel.

F0-Zielwert und F0-Ist-Wert

Es gibt zwei Arten von F0-Werten, über die wir bei unserer Konservenproduktion immer sprechen werden.

Einerseits der F0-Zielwert, d.h. der F0-Wert, den Experten als wesentlich für die Abtötung der meisten hitzeresistenten pathogenen Mikroorganismen ermittelt haben und der je nach Art des Rezepts und den Anforderungen, die wir stellen, variiert. Wenn wir ein längeres Verfallsdatum wünschen, setzen wir einen höheren F0-Zielwert und wenn wir ein kürzeres Verfallsdatum wünschen, setzen wir einen niedrigeren F0-Zielwert.

Auf der anderen Seite haben wir den tatsächlichen F0-Wert, den F0-Wert, der bei unserer thermischen Verarbeitung im Autoklaven tatsächlich erreicht wurde. Er wird berechnet, indem die F0-Formel auf die Temperaturdaten angewendet wird, die wir in jeder Sekunde unseres Zyklus erhalten haben. Wie Sie sich vorstellen können, ist diese Berechnung nicht einfach, aber sie ist von entscheidender Bedeutung.

Der tatsächliche F0-Wert kann höher oder niedriger sein als der angestrebte F0-Zielwert. Diese Informationen helfen uns zu wissen, wie nah oder wie weit wir beim Sterilisieren unserer Konserven und Fertiggerichte vom F0-Zielwert entfernt sind. Wenn wir den tatsächlichen F0-Wert jeder Charge kontrollieren, können wir sicher sein, dass wir korrekt arbeiten.

F0 vs. P0

An dieser Stelle halten wir es für notwendig, eine Erläuterung vorzunehmen. Wie wir bereits in anderen Artikeln besprochen haben, sind F0 und P0 thermische Referenzwerte. Aber täuschen Sie sich nicht. Der F0-Wert ist derjenige, der den Sterilisationsprozessen entspricht, da er von Temperaturen über 100ºC ausgeht. Es ist zwar möglich, bestimmte säurehaltige Lebensmittel zu sterilisieren, ohne 100ºC zu überschreiten.

Und der P0-Wert wird bei der Pasteurisierung verwendet, weil es im Allgemeinen auf Temperaturen unter 100°C zurückgreift.

Wie wird der Referenzwert von F0 berechnet?

Wie bereits erwähnt, hängt der angestrebte F0-Wert von der Art des Rezepts und dem angestrebten Verfallsdatum ab, aber im Allgemeinen entspricht ein Standardwert der Verarbeitung unserer Lebensmittel bei 121,1°C für 3 Minuten. Aber woher kommt die Temperatur von 121,1ºC? Und warum 3 Minuten und nicht 5?

Um dies zu erklären, muss man verstehen, wie der F0-Wert berechnet wird. Dies geschieht auf der Grundlage der Theorie der Wärmeübertragung und des Wärmewiderstands von Mikroorganismen (Kinetik der Thermodestruktion). Wissenschaftler und Experten auf diesem Gebiet experimentieren seit vielen Jahrzehnten und setzen alle Arten von Lebensmitteln und Verpackungen verschiedenen Kombinationen von Temperatur und Zeit aus, um zu sehen, wie sich die Widerstandsfähigkeit verschiedener Mikroorganismen entwickelt und wie sie zerstört werden.

Formel zur Berechnung des F0-Wertes
Δt = Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Messungen von T
T = Temperatur des sterilisierten Produkts zum Zeitpunkt t
z = Temperaturkoeffizient, angenommen gleich 10°C

Der F0-Wert dient also dazu, die Wirksamkeit eines thermischen Verfahrens zu bewerten, das darauf abzielt, Mikroorganismen aus einem Lebensmittel zu eliminieren. Damit können wir feststellen, inwieweit wir Sporen, Bakterien und Pilze in unseren Konserven und/oder Fertiggerichten unschädlich gemacht haben. Mit anderen Worten: Es garantiert, dass wir Mikroorganismen aus unserer Nahrung abtöten.

Denken Sie daran, dass es viele Arten und Spezies von Mikroorganismen gibt, aber bei Lebensmitteln wird die Eliminierung von Clostridium botulinum fast immer als Referenz genommen, weil es einer der gefährlichsten pathogenen Mikroorganismen für die menschliche Gesundheit und einer der hitzeresistentesten ist. Es ist nicht leicht, es abzutöten.

Um den optimalen F0-Wert zur Abtötung von Clostridium botulinum zu finden, wurden daher verschiedene Tests durchgeführt, bei denen Zeit und Temperatur variiert wurden. Und es wurden Referenzwerte ermittelt, um die Resistenz der Mikroorganismen gegenüber verschiedenen Temperatur- und Zeitschwankungen zu bewerten:

  • D-Wert, als dezimale Reduktionszeit. Wert, der angibt, wie empfindlich ein Mikroorganismus gegenüber der gleichen Temperatur ist. Dieser Wert bezieht sich auf die Zeit, die benötigt wird, um 90% der Mikroorganismen in einem Lebensmittel zu eliminieren. 1D ist eine 90%ige Reduzierung, 3D 99,9% und 6D 99,9999%.
  • Z-Wert, als die thermische Widerstandskonstante. Dieser Wert zeigt an, wie die Empfindlichkeit eines Mikroorganismus bei Temperaturschwankungen schwankt. Ein Mikroorganismus wird bei 120°C für 1 Minute nicht so schnell abgetötet wie bei 110°C für 1 Minute.

Und so wurde, wie Sie sich vorstellen können, entdeckt, dass die D und Z-Werte eng mit dem F0-Wert verbunden sind. Diese Werte sind sogar in der Formel zur Berechnung von F0 enthalten. Verschiedene Kombinationen von Temperatur und Zeit können ähnliche Ergebnisse erzielen.

Die Zeit hängt also von der Temperatur ab und umgekehrt. Um die gleichen Sterilisationsergebnisse und den gleichen tatsächlichen F0-Wert zu erzielen, gilt: je höher die Temperatur, desto kürzer die benötigte Zeit und je niedriger die Temperatur, desto länger die benötigte Zeit.

Aus diesen Studien ging hervor, dass die optimale Reduzierung von Clostridium botulinum in verpackten Produkten 12 Log-Einheiten (12D) betragen sollte, um die öffentliche Gesundheit zu gewährleisten. Eine Abnahme von 12D bedeutet, dass die Chance, dass eine Spore in einer Einheit des behandelten Produkts überlebt, bei 1 zu 1.000.000.000.000.000 liegt. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass das Lebensmittel 3 Minuten lang einer Temperatur von 121,1°C (250°F) ausgesetzt werden muss, um Clostridium botulinum in 12 Log-Einheiten (12D) zu eliminieren.

Da Clostridium botulinum ein sehr resistenter und der gefährlichste Mikroorganismus ist, wurde der F0-Wert, der die Beseitigung der meisten Mikroorganismen auf einem akzeptablen Niveau gewährleistet, auf 121°C für 3 Minuten festgelegt.

Der F0-Wert bei der Eliminierung von Clostridium botulinum

Wir könnten also sagen, dass wir jetzt die Antwort auf die zu Beginn dieses Artikels gestellte Frage haben. Aber nein. Wenn ein Lebensmittel hohen Temperaturen oder über einen längeren Zeitraum hinweg ausgesetzt wird, kann dies zu ernährungsphysiologischen und organoleptischen Veränderungen (Farbe, Geruch, Textur und Geschmack) in einer Konservendose oder einem zubereiteten Gericht führen.

Außerdem durchdringt die Hitze nicht alle Lebensmittel auf die gleiche Weise. Das hängt von den Zutaten, der Form, der Art der Verpackung und sogar von der Position des Produkts im Autoklaven ab. Eine Fruchtkonfitüre ist nicht dasselbe wie eine Fischpastete. Abgesehen davon, dass sich die Textur oder der pH-Wert zwischen den Lebensmitteln ändert, sind die Mikroorganismen in Obst anders als in Lebensmitteln tierischen Ursprungs.

F0 oder Referenzwert in der kommerziellen Sterilisation

Gemüsestillleben zur Veranschaulichung des F0-Referenzwerts bei der Sterilisation von Konserven.

Wir wissen bereits, dass der F0-Wert der Referenzwert für die kommerzielle Sterilisation ist, um die Anzahl der Mikroorganismen auf ein akzeptables Niveau zu reduzieren, wobei als Temperatur 121,1°C (250°F) und ein Z-Wert von 10 angenommen wird.

Daher müssen Sie je nach den spezifischen Eigenschaften Ihres Konserven- oder Fertiggerichts die Variationen des F-Werts berücksichtigen0, spielt mit der Zeit und den Schwankungen des Temperaturanstiegs, der als zusätzliche Σ%F-Aufzeichnungen bekannt ist.0, bis fast alle Mikroorganismen abgetötet sind, aber vor allem, bis das gewünschte Produkt in Bezug auf Aussehen, Geruch, Geschmack und Textur erreicht ist.

Denn wie Sie wissen, kann ein Lebensmittel, das Sie hohen Temperaturen aussetzen oder lange Zeit kochen, verbrannt schmecken und sich in Farbe und Konsistenz verändern. Sobald Sie also wissen, welche Eigenschaften Sie sich für Ihre Konserven oder Fertiggerichte wünschen, müssen Sie mehrere Tests durchführen und den F0-Wert im Autoklaven korrigieren, bis Sie das gewünschte Produkt erhalten.

Keine Sorge, Sie müssen nicht bei Null anfangen. Unser Lebensmittelberatungsservice bietet Ihnen einen Ausgangspunkt, damit Sie im Voraus wissen, wie Sie mit Ihrem Produkt vorgehen müssen. Außerdem können Sie in diesem Dokument die empfohlenen F0-Werte für eine Vielzahl von Lebensmitteln nachlesen.

Die Referenztemperatur für die kommerzielle Sterilisation

Dementsprechend wird die Referenztemperatur für die kommerzielle Sterilisation auf 121,1°C (250°F) und für die Sterilisation von sauren Lebensmitteln auf 93,3°C festgelegt.

Sterilisation unter 100°C?

Genau, denn da es sich um ein Lebensmittel mit einem sauren pH-Wert, d.h. pH<4,5, handelt, ist es für Mikroorganismen viel schwieriger, sich darin zu entwickeln und sie werden leichter eliminiert. Durch die Anwendung von Temperaturen unter 100ºC töten wir also fast alle Mikroorganismen ab, ohne dass eine anschließende Kühlung wie bei der Pasteurisierung erforderlich ist.

Es ist wichtig zu wissen, dass Mikroorganismen nie vollständig eliminiert werden, obwohl sie nahezu vollständig eliminiert sind. Daher ist bei der kommerziellen Sterilisation die Wahrscheinlichkeit, dass ein Konservenprodukt kontaminiert wird, äußerst gering.

Und wie sieht es bei der Pasteurisierung aus?

Bei der Pasteurisierung werden P0-Werte verwendet, die mit einer anderen, ähnlichen Formel berechnet werden, wobei eine Referenztemperatur von 70ºC festgelegt wird.

F0-Wert in der kommerziellen Sterilisation

Wie bereits erwähnt, wurde nach internationaler Konvention der Wert F0=1 einer Temperatur von 121,1°C für 1 Minute zugeordnet. Von hier aus werden die verschiedenen Zeit- und Temperaturwerte festgelegt, um die gleichen Ergebnisse zu erzielen, wobei zu berücksichtigen ist, dass bei der kommerziellen Sterilisation immer eine Behandlung mit einem Mindest-F0 von mehr als 3 gewählt werden sollte, da sich die Wärme nicht sofort auf die gleiche Weise im gesamten Inneren des Autoklaven verteilt und dass es unterschiedliche Verschmutzungsgrade und Mikroorganismen gibt, die resistenter sind als Clostridium botulinum.

Wie Sie in der untenstehenden Tabelle sehen können, wird der gleiche F0-Wert für 3 Minuten bei 121ºC erreicht wie für 30 Minuten bei 111ºC oder 300 Minuten bei 101ºC.

Deshalb ist es von entscheidender Bedeutung, einen Autoklaven zu haben, der mit der Regulierung durch F0-Zielwerte und mit der Aufzeichnung des tatsächlichen F0-Wertes arbeitet, damit wir unsere verpackten Lebensmittel in dem Wissen herstellen können, was wir tun, und die Lebensmittelsicherheit unserer Produkte jederzeit garantieren können.

TERRA Food-Tech® Autoklaven ermöglichen die Programmierung eines Zyklus mit einem F0-Zielwert und bei verschiedenen Referenztemperaturen. Wenn sie zu arbeiten beginnen, addieren sie den Sterilisationswert, der jedem Moment entsprechend der Temperatur zugewiesen ist, bis sie den F0-Zielwert erreichen. Darüber hinaus geben sie den tatsächlich erreichten F0-Wert an.

F0-Wert für die Werte F10-121 bei 1 Minute Erhitzung
Tabelle mit den F-Werten, die bei 1 Minute Verarbeitung bei verschiedenen Temperaturen erreicht werden

TERRA Food-Tech® Autoklaven: Kontrolle des F0-Zielwerts und Aufzeichnung des F0-Ist-Werts

TERRA Food-Tech® Autoklaven mit F0-Sollwertkontrolle und F0-Istwerterfassung

Um zum Anfang der Frage zurückzukehren, werden Sie jetzt sicher besser verstehen, warum die Arbeit mit dem F0-Wert zum Sterilisieren (oder dem P0-Wert zum Pasteurisieren) Ihrer Konserven oder Fertiggerichte wichtig und notwendig ist. Und Sie werden auch Folgendes besser verstehen:

  1. Der F0-Zielwert, den Ihr Rezept benötigt, hängt von der Art des Lebensmittels, der Verpackung und dem Verfallsdatum ab, das Sie erreichen möchten.
  2. Der gleiche F0-Zielwert kann auf viele verschiedene Arten erreicht werden, und je nach Art des Rezepts sind kürzere Zeiten bei höheren Temperaturen oder längere Zeiten bei niedrigeren Temperaturen angemessener.
  3. Um ein längeres Verfallsdatum zu erreichen, müssen zwangsläufig größere F0-Zielwerte festgelegt werden.
  4. Die Gesundheitsbehörden verlangen, dass der tatsächliche F0-Wert, der in jeder Charge von Konserven erreicht wird, kontrolliert und aufgezeichnet wird, um die Gesundheit der Verbraucher zu gewährleisten.
  5. Wenn Sie über einen Autoklaven verfügen, der nach F0-Zielwert und maximaler Verarbeitungstemperatur programmierbar ist, können Sie Änderungen an Ihrem Produktionsprozess vornehmen und dabei die organoleptischen Eigenschaften Ihrer Lebensmittel respektieren und gleichzeitig das gleiche Mindesthaltbarkeitsdatum erreichen.

Um die Zeit und die Temperatur zu bestimmen, bei der Ihre Konserven oder zubereiteten Speisen gelagert werden sollten, müssen Sie daher mehrere Tests durchführen, bis Sie den am besten geeigneten F0-Zielwert bestimmt haben.

Um diese Tests durchzuführen, empfehlen wir Ihnen einen Autoklaven mit einem einstellbaren F0-Wert, der es Ihnen ermöglicht, Zeit- und Temperaturvariablen einzuführen, bis Sie das gewünschte Produkt erhalten. Wie die TERRA Food-Tech® Autoklaven, die es Ihnen ermöglichen, diese Werte für 50 verschiedene Rezepte oder Programme aufzuzeichnen und den tatsächlich erreichten F0-Wert für jede Charge anzuzeigen sowie die maximale Verarbeitungstemperatur zu definieren.

Aber wenn Ihnen diese Aufgabe schwer fällt, denken Sie daran, dass der Kauf eines unserer Autoklaven eine anfängliche Lebensmittelberatung durch einen unserer Experten beinhaltet, der Ihnen mit allem, was Sie brauchen, helfen wird, damit Sie Ihre Konserven und Fertiggerichte nach Ihrem Geschmack, aber vor allem mit absoluter Lebensmittelsicherheit zubereiten können.

Für weitere Informationen zum F0-Wert, zu unseren Autoklaven oder zu unseren Beratungsdiensten für Lebensmittel zögern Sie bitte nicht, uns zu kontaktieren. Wir helfen Ihnen gerne weiter.

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