Varmebehandling og Nedkøling: Opvarmning og nedkøling De grundlæggende processer Susanne Knøchel Institut for Fødevarevidenskab KU Hvis opvarmning og nedkøling kan styres og monitoreres præcist kan der slækkes på mange hidtidige krav Der bør være internationalt accepterede normer Bidrag fra: Tina Beck Hansen, DTU; Zhi Duan, KU/DTU; DMRI m.fl. Slide 1 Slide 4 Selv varmebehandling er ikke simpel: Skal saltlager, mælk, marinerede produkter, kød og chokoladeprodukter varmes lige meget for at opnå samme drabseffekt? Betyder det noget om der varmes langsomt eller hurtigt op? Gør det forskel hvilken teknologi, man bruger (konvektionsovn, vandbad, mikrobølger mm.)? Kan man lave røde bøffer og blødkogte æg på en sikker måde? Kender vi alle bakterier, virus og parasitters varmeresistens? Hvis nej, hvorfor ikke og hvor store er forskellene? Slide 2 Faktorer, der øger varme resistensen af Listeria innocua P577 i svinekød ved 6 C (Hansen & Knøchel, unpublished) Factor Level Heat tolerance measured as D 6 -value (min) Meat ph Normal (5,4-5,5) 5.3 High (5,9-6,) 8.4 Meat fat content 15% added fat 6.2 3% added fat 9.5 Meat salt content 3% NaCl in water phase 16.3 6% NaCl in water phase 4.9 Heating rate Heat shock (46 C, 3 min) 1.4 Slide 5.6 C per min (at ph 6.) 14.3 Varmebehandlingsregler i DK Officielle retningslinjer eller dokumentation for sikkerhed Eksempler på retningslinjer: Opvarmning til kernetemp. >75 C Varmholdning > 65 C Genopvarmning > 75 C Nedkøling fra 65 C til 1 C på 3 timer US har ændret temperaturregler for nylig f.eks.: varmholdning sænket til 57 C, svinekød (men ikke kylling) centrumstemperatur sænket til 63 C, nedkølingsperiode udvidet til <2 C inden for 2t og <5 C på i alt 6t Slide 3 Risikohåndtering varmebehandling i catering Effekt kriterium Varmetolerancen Antallet Farligheden Forbrugeren Opvarme til lavere temperatur end 75 o C L. monocytogenes 4D Salmonella 4D Over 1 time under 53oC C. Perfringens increase <1 log Gemme produkter i længere tid Cl. botulinum Slide 6 (kuldetolerante) 6D Proces kriterium Spørgsmål der skal besvares Produkttype? (fisk, kød, grønt, andet) Skal produktet spises samme dag som det opvarmes? (JA, NEJ) Opbevares produktet ved en af følgende 3 muligheder - 3 o C? - 5 o C i højst 1 dage? - 5-1 o C i højst 5 dage? (JA, NEJ) Indeholder produktet >3% salt i vandfasen? (JA, NEJ) Hvilken slut-temperatur ønskes i produktet? Tør varme ell. i væske En tid/temperatur kombination der giver den ønskede effekt 1
CCP plan Start med opskrift Slide 7 Slide 1 Risiko faktor analyse Design af sikker opvarmning PV= Time to obtain a lethal effect of a heat treatment at a given temperature and z-value PV z Tref end T Tref z 1 (( ) / ) t start Slide 8 Slide 11 Identificering af mikrobiologiske risikofaktorer Fastlæggelse af sikker opvarmning torskefilet der skal spises varm samme dag Spørgsmål der skal besvares Produkttype? (fisk, kød, grønt, andet) Skal produktet spises samme dag som det opvarmes? (JA, NEJ) Opbevares produktet ved en af følgende 3 muligheder - 3 o C? -5 o C i højst 1 dage? -5-1 o C i højst 5 dage? (JA, NEJ) Indeholder produktet >3% salt i vandfasen? (JA, NEJ) Hvilken slut-temperatur ønskes i produktet? ( 6 o C) SVAR FISK JA ikke relevant i dette eksempel NEJ 65 o C En sikker opvarmning skal have en PV svarende til 4.8 min ved 65 o C i det koldeste punkt Slide 9 Slide 12 2
Temperatur i koldeste punkt ( C) Det koldeste punkt 65 6 55 45 4 35 3 25 2 15 1 5-5 1 2 3 4 6 7 Opvarmningstid, minutter ved 8 C Slide 13 PV 65 (fisk) = 5,3 min PV 65 (fisk) = 3,1 min Torskefilet i ovn Svinekam sous-vide, 7 o C i 1½ t Steg nr. PV 7 (kød) 1 119 min. 2 4,8 min. 3 8,8 min. Faktorer der påvirker PV Uens størrelse kilde: Hansen et al. 1995, IJFST 3, pp. 365 Starttemperatur kilde: Knøchel et al. 1997, ZLUF 25, pp. 37 Placering i varmekilde kilde: Hansen 1996, PhD Afh., p. 47 Høj temperatur/kort tid vs. lav temperatur/lang tid kilde: Hansen 1996, PhD Afh., p. 47 mesclun Nye tilberedningsmetoder som lav temperatur sous-vide (LTLT) The Fat Duck, UK Recommended slow cooking of: Pork roast 55 c, 6h Rabbit 54 c,.75h Fish 42 c,.5h Sprouts Higher incidence of parasites, virus and infectious bacteria Sushi Varmebehandlingsværktøj Nuværende er meget brugbart, men kan pt. ikke håndtere ekstreme organismer, ekstreme varmebehandlinger eller mere specielle fødevarematricer. Sensorisk analyse af svinekød (udført af DMRI) 58 C (Tc+3h) Organismer: Der er f.eks. for nylig fundet særlig varmeresistente gram negative E. coli, Salmonella og Klebsiella på hhv.mejerier og på hospitaler. Hvor stort et problem udgør de? Slide 14 75-8 C Dry and tasteless Slide 17 58 C (Tc+6h) Meat flavour 53 C (Tc+6h) Metal flavour Teknologiske udfordringer Mikrobølgeopvarmning Er farvebestemmelse en sikker indikator? Faktor Tidlig bruning Udvidet rosa fase Elektromagnetiske bølger (ofte i 433 til 24 MHz området) genererer varme Uens opvarmning, som afhænger af vandindhold, vandtilstand, saltindhold, lokalisering mm. samt effekt i Watt, rotation Internationale eksempler på Not-ready-to-eat (NRTE) foods: 27 udbrud fra små, frosne madtærter (Salmonella) ready in 4 minutes >4 syge 1998 Udbrud fra hot dogs (Listeria) >1 syge, >2 døde Høj ph/dfd PSE Oygen-rig pakning Vacuum Carbon monooide Saltning Bestråling (okse+oygen) (fjerkræ+vacuum) Slide 15 Slide 18 3
Rosa fjerkrælever paté Mange opskrifter angiver at leveren steges til den er rosa i midten og selve pateen bages til den er 65-7 C Ved langsom stigetid kan Salmonella vokse, f.eks. fra 42 52,5 C (stigning 1,5 C/t) UK: 9% af Campylobacter udbrud i catering skyldtes fjerkrælever pate 7, Dynamic temperature profile 55 Bakterierne kan findes inde i leveren og den indeholder øget fedt og kulhydrat-indhold, der beskytter mod varmeinaktivering 6, log(cfu/ml) 5, 45 Temperature/ C 775W temp. 4, 4 3, 35 1 2 3 4 6 Time/min Slide 19 Slide 22 Tør opvarmning i vandfattigt miljø Salmonella inaktiveres 1fold (3 log reductions) i et laboratoriemedie inden for 1sekund v. 75 C Salmonella i vandfattigt mørk chokolade skal for at inaktiveres tilsvarende varmes 22 timer v. 75 C Slide 2 Relative log(1) reduction,5,3,1,1,3,5,7,9 1,1 1,3 1,5 1,7 1,9 2,1 2,3 2,5 2,7 2,9 3,1 3,3 3,5 Development during conching 1 1 Minutes,18,16,14,12,1,8,6,4,2 C5 in not conched C5rpoS in conched C5 in conched Water activity (aw) Water content Clostridium perfringens square root (µma) Lag phase duration (h) 2.5 2. 1.5 1..5. 2 2 1 1 2 4 6 Incubation temp. C Slide 23 data model data model 2 4 6 Incubation temp. C PROBLEM: Hvis nølefasens længde overskrides risikerer vi kraftig vækst Temperatur ( C) 6 4 3 2 1 Ikke vækst Vækst! 6 12 18 24 3 Opvarmningstid (min.) Prædiktion af vækst / ikke vækst under opvarmningen Model for nølefasens længde som funktion af temperatur Department of Food Science, Faculty of Life Sciences Sikkerhed ved langsom opvarmning og temperatur <6 C (LTLT) Estimeret vækst I svinekød(ph 5.6) opvarmet til 53C Stigetid under 2t giver under 1 logcfu vækst Stigetid på 4 t giver over 2.5 logcfu vækst Slide 21 Slide 24 4
Department of Food Science, Faculty of Life Sciences Drab af vegetative Cl. Perfringens under LTLT Omregnet ud fra tilgængelige litteratur-værdier (van Asselt et al. 26) ved højere temperaturer skulle D 53 være ca. 17 min. Vores observationer: 15-22 gange højere D 53 værdier, der yderligere forøges ved højt ph og langsom opvarmning. Dvs. Ekstrapolation til lave temperaturer ikke mulig Safe cooling model LTLT condition Meat type Observed D 53 (min) fast LTLT Pork 216. slow LTLT Pork 281.3 fast LTLT Chicken 263.1 slow LTLT Chicken 371.5 Slide 25 Slide 28 Department of Food Science, Faculty of Life Sciences Inaktivering af vegetative Cl. Perfringens under LTLT LTLT condition Time for 5 logcfu reduction (hour) Meat type 53 C 56 C 58 C Det skulle gerne blive nemmere, når endnu mere ekspertviden får en IT bruger interface.. fast LTLT Pork 18. 9.2 5.9 slow LTLT Pork 23.4 12. 7.7 fast LTLT Chicken 21.9 11.2 7.2 slow LTLT Chicken 31. 15.8 1.1 * Calculated by z value reported from E.D. van Asselt et al. 26 Der opnås 5 log reduktioner ved 9-11 timer ved 56 C og 6-7 timer ved 58 C Slide 26 Slide 29 Sikker nedkøling Forudsætning At temperatur profilen under nedkøling er eksponentielt faldende ved konstant køletemperatur (Blankenship) Source: Blankenship et al. 1988, AEM 54, pp. 114 At Clostridium perfringens ikke stiger til risikable nivauer Source: Andersen, Hansen & Knøchel 24, JFP 67 Tidsrummet fra to 15 C bør være ma. 3 h På det varmeste sted Slide 27 5