Per què és tan important el valor F₀ a l’esterilització?

Tots els detalls per entendre en què consisteix el valor F₀ i quin paper juga en l’esterilització de conserves

En l’elaboració d’una conserva o plat preparat, un dels conceptes que sol resultar més difícil de comprendre és el relacionat amb el procés de l’esterilització i el valor de F₀ . Per això hem decidit continuar aprofundint en aquest tema.

Si en algun moment et perds amb algun dels termes que esmentem al llarg d’aquest post, et recomanem que et descarreguis el nostre diccionari de termes relacionats amb el món de les conserves.

L’esterilització d’aliments envasats

L’esterilització d’aliments envasats és una tècnica de conservació que consisteix en sotmetre a altes temperatures aliments envasats hermèticament durant un determinat període de temps per destruir completament els seus microorganismes, patògens o no patògens, incloses les espores.

L’objectiu és reduir a gairebé zero la probabilitat d’infeccions i de transmissió de malalties després de consumir l’aliment, evitant posar en perill la salut dels teus consumidors i del teu negoci. I és que no eliminar correctament els microorganismes i espores d’una conserva gourmet o plat preparat pot provocar una intoxicació alimentària i, en el pitjor dels casos, botulisme, una malaltia causada pel Clostridium botulinum i que causa dificultat en la respiració, paràlisi muscular i fins i tot pot resultar mortal.

Per tant, segurament et preguntaràs durant quant de temps i a quina temperatura he de sotmetre la meva conserva per assegurar l’erradicació total de microorganismes i espores? Doncs la resposta és variable i aquí és on entra en joc el valor F₀.

El valor F₀ en l’esterilització d’aliments

Igual que per quantificar la potència del motor d’un cotxe fem servir els cavalls, a la indústria alimentària es fa servir el valor F₀ per quantificar el grau d’esterilitat que té un aliment.

F₀ es defineix com el temps de letalitat tèrmica requerit per eliminar tots els microorganismes d’un aliment exposant-los a una temperatura de 121,1ºC i s’expressa en minuts. De fet, F₀ també es pot escriure com a F_121,1 , ambdues formes són correctes. Quan ens referim a F₀ a altres temperatures, per exemple 110ºC, parlarem llavors de F₁₁₀.

Aquest valor es calcula a partir de la relació temps i temperatura mitjançant una fórmula molt tècnica que no explicarem en aquest post. El que sí que és important aclarir és que, a nivell microbiològic, es pot aconseguir un mateix F₀ de diferents maneres, jugant amb la combinació de temps i temperatura. Per exemple, podem aconseguir un F₀=3 sotmetent el producte a 121,1ºC durant 3 minuts, o a 115ºC durant 12 minuts o a 124ºC durant 2 minuts. I això succeeix gràcies a la fórmula de F₀.

Valor F₀ objectiu i valor F₀ real

Hi ha dos tipus de valors F₀ dels quals sempre parlarem a la nostra producció de conserves.

D’una banda, el valor F₀ objectiu, que és aquell valor F₀ que els experts han determinat com a imprescindible per destruir els microorganismes patògens més termorresistents i que variarà segons el tipus de recepta que fem i els requeriments que ens marquem. Si volem aumentar la data de caducitat ens marcarem un valor F₀ objectiu major i si volem una data de caducitat menor ens marcarem un valor F₀ objectiu menor.

Per altra banda, tenim el valor F₀ real, el valor F₀ aconseguit realment al nostre processat tèrmic en autoclau, i es calcula aplicant la fórmula de F₀ a les dades de temperatura obtingudes de cada segon del nostre cicle. Com t’imaginaràs, calcular-ho no és senzill, però és de vital importància.

El valor F₀ real pot ser més gran o més petit que el valor F₀ objectiu. Aquesta informació ens ajudarà a saber com de prop o com de lluny ens hem quedat d’arribar al F₀ objectiu en esterilitzar les nostres conserves i plats preparats. Tenir un control del valor F₀ real de cada lot ens ajudarà a saber que estem treballant correctament.

F₀ vs P₀

Arribats a aquest punt, creiem que cal fer un aclariment. Com ja hem comentat a d’altres articles, F₀ i P₀ són valors tèrmics de referència. Però no et confonguis. El valor F₀ és el que correspon a processos d’esterilització perquè pren com a punt de partida temperatures superiors als 100ºC. Tot i que en certs aliments àcids es pot esterilitzar sense arribar a superar els 100ºC.

I P₀ , però, es fa servir en la pasteurització perquè generalment recorre a temperatures inferiors als 100ºC.

Com es calcula el valor de referència de F₀?

Com hem dit, el valor F₀ objectiu dependrà del tipus de recepta i de la data de caducitat que busquem, però en general un valor estàndard correspon a processar els nostres aliments a 121,1ºC durant 3 minuts. Però d’on surt la temperatura de 121,1 ºC? I per què 3 minuts i no 5?

Per explicar això cal entendre com es calcula el valor F₀ i això es fa partir de la teoria de la transferència de calor i de la resistència tèrmica dels microorganismes (cinètica de la termodestrucció). Científics i experts en la matèria han experimentat sobre això durant moltes dècades, sotmetent tot tipus d’aliments i envasos a diferents combinacions de temperatura i temps per veure com evoluciona la resistència dels diferents microorganismes i de quina manera aquests es destrueixen.

Per tant, el valor F₀ serveix per avaluar l’eficàcia d’un procés tèrmic que té com a objectiu eliminar els microorganismes d’un aliment. Ens permet saber fins a quin punt hem destruït les espores, els bacteris i els fongs de les nostres conserves i/o plats preparats. És a dir, ens garanteix que estem eliminant els microorganismes del nostre aliment.

Recorda que hi ha molts tipus i espècies de microorganismes, però en alimentació gairebé sempre es pren com a referència l’eliminació del Clostridium botulinum, perquè és un dels microorganismes patògens més perillosos per a la salut humana i un dels més termorresistents. No és fàcil eliminar-lo.

Així doncs, per trobar el valor F₀ òptim per destruir el Clostridium botulinum es van fer diferents proves variant el temps i la temperatura. I es van establir uns valors de referència per avaluar la resistència dels microorganismes a les diferents variacions de temperatura i temps:

• Valor D, com a temps de reducció decimal. Valor que ens indica com de sensible és un microorganisme a una mateixa temperatura. Aquest valor fa referència al temps que cal per eliminar el 90% dels microorganismes d’un aliment. 1D és una reducció del 90%, 3D del 99,9% i 6D del 99,9999%.

• Valor Z, com la constant de resistència tèrmica. Aquest valor ens assenyala com fluctua la sensibilitat d’un microorganisme en modificar la temperatura. No s’elimina igual de ràpid un microorganisme a 120ºC durant 1 minut que a 110ºC durant 1 minut.

I per tant es va descobrir, com ja podràs imaginar, que els valors D i Z estan estretament relacionats amb el valor F₀. De fet, aquests valors s’inclouen a la fórmula per calcular el F₀. I és que amb diferents combinacions de temperatura i temps es poden aconseguir resultats semblants.

Per tant, el temps dependrà de la temperatura i viceversa. Per aconseguir els mateixos resultats d’esterilització, un mateix valor F₀ real, a més temperatura caldrà aplicar menys temps i a menys temperatura caldrà més temps.

A partir d’aquests estudis, es va determinar que per garantir la salut pública en productes envasats, la reducció òptima del Clostridium botulinum ha de ser de 12 unitats logarítmiques (12D). Una disminució de 12D suposa que hi ha 1 possibilitat entre 1.000.000.000.000 que una espora sobrevisqui en una unitat de producte tractat. A més, es va concretar que per eliminar el Clostridium botulinum a 12 unitats logarítmiques (12D), l’aliment ha de ser sotmès a una temperatura de 121,1ºC (250ºF) durant 3 minuts.

Atès que el Clostridium botulinum és un microorganisme molt resistent i el més perillós, es va determinar que el valor F₀ que assegura l’eliminació de la majoria dels microorganismes a un nivell acceptable correspon a 121ºC durant 3 minuts.

Podríem dir, doncs, que ja tenim la resposta a la pregunta plantejada al principi d’aquest article. Però no. Sotmetre un aliment a altes temperatures o durant molt de temps pot suposar canvis nutricionals i organolèptics (color, olor, textura i sabor) en una conserva o plat preparat.

I, a més, la calor no penetra igual a tots els aliments. Dependrà dels seus ingredients, forma, del tipus d’envàs i, fins i tot, de la ubicació del producte a l’autoclau. No és el mateix una confitura de fruita que un paté de peix, a banda dels canvis de textura o pH que hi ha entre els aliments, els microorganismes presents a la fruita són diferents dels que hi ha en un aliment d’origen animal.

F₀ o valor de referència en l’esterilització comercial

Ja sabem que el valor F₀ representa el valor de referència en l’esterilització comercial per reduir el nombre de microorganismes fins a un nivell acceptable, prenent com a temperatura 121,1ºC (250°F) i un valor Z igual a 10.

Per tant, segons les característiques concretes de la teva conserva o plat preparat, hauràs de regular i afegir variacions al valor F₀ , anar jugant amb el temps i les variacions en l’augment de la temperatura, cosa que es coneix com els registres addicionals Σ%F₀, fins a eliminar gairebé la totalitat de microorganismes, però sobretot fins a aconseguir el producte desitjat en termes d’aparença, olor, sabor i textura.

Perquè, com ja sabràs, si sotmets un aliment a altes temperatures o cuines el teu producte durant molt de temps, potser sàpiga a cremat, que el color i la seva textura canviïn. Per tant, un cop tinguis clares les característiques que vols a la teva conserva o plat preparat, hauràs de fer diverses proves corregint el valor F₀ a l’autoclau fins aconseguir el producte que busques.

No et preocupis, no has de començar des de zero. El nostre servei d’assessoria alimentària t’oferirà un punt de partida perquè sàpigues per endavant com procedir amb el teu producte. A més, també pots consultar aquest document on apareixen els valors F₀ recomanats per a una àmplia varietat d’aliments.

La temperatura de referència per a l’esterilització comercial

En conseqüència, s’estableix que la temperatura de referència a l’esterilització comercial és de 121,1ºC (250°F) i a l’esterilització d’aliments àcids és de 93,3ºC.

Esterilització a menys de 100ºC?

Exacte, perquè en tractar-se d’un aliment amb pH àcid, és a dir pH<4,5, els microorganismes ho tenen molt més difícil per desenvolupar-s’hi i són eliminats amb més facilitat. Per tant, aplicant temperatures inferiors als 100ºC, matem la quasi totalitat de microorganismes sense necessitat de refrigeració posterior com a la pasteurització.

És important tenir en compte que els microorganismes mai no s’eliminen totalment, encara que sí gairebé. Per això, a l’esterilització comercial la probabilitat que una conserva estigui contaminada és acceptablement remota.

I a la pasteurització?

A la pasteurització es fan servir els valors P₀ que es calculen amb una altra fórmula semblant, establint una temperatura de referència de 70ºC.

Valor F₀ a l’esterilització comercial

Com hem dit, per conveni internacional, es va assignar el valor de F₀=1 a una temperatura de 121,1ºC durant 1 minut. I a partir d’aquí, s’estipulen els diferents valors de temps i temperatura per aconseguir els mateixos resultats, tenint en compte que en l’esterilització comercial sempre cal triar un tractament amb F₀ com a mínim major a 3, ja que la calor no es reparteix instantàniament d’igual forma per l’interior de l’autoclau i que hi ha diferents nivells de contaminació i microorganismes més resistents que el Clostridium botulinum.

Així, com pots veure a la taula inferior, s’aconsegueix la mateixa F₀ durant 3 minutos a 121ºC que durant 30 minutos a 111ºC o 300 minutos a 101ºC.

És per això que és de vital importància comptar amb una autoclau que treballi amb regulació per valors F₀ objectiu i amb registre del valor F₀ real, perquè puguem elaborar els nostres aliments envasats sabent el que estem fent i garantint la seguretat alimentària dels nostres productes en tot moment.

Les autoclaus TERRA Food-Tech^® permeten programar un cicle amb un valor F₀ objectiu i a diferents temperatures de referència, i quan comencen a treballar van sumant el valor d’esterilització assignat a cada moment segons la temperatura que estigui fins arribar al valor F₀ objectiu. A més, informen sobre el valor F₀ real aconseguit.

Autoclaus TERRA Food-Tech^®: control de F₀ objectiu i registre de F₀ real

Així, tornant a l’inici de la qüestió, segur que ara comprens molt millor perquè treballar amb el valor F₀ per esterilitzar (o valor P₀ per pasteuritzar) les teves conserves o plats preparats és imprescindible i necessari. Y també entendràs millor que:

1. El valor F₀ objectiu que necessita la teva recepta dependrà del tipus d’aliment, envàs i data de caducitat que vulguis aconseguir.
2. Es pot complir amb un mateix F₀ objectiu de moltes maneres diferents, i segons el tipus de recepta serà més convenient temps més curts amb temperatures més altes o temps més llargs amb temperatures més baixes.
3. Per poder aconseguir una data de caducitat més gran necessàriament cal marcar-se valors F₀ objectiu més grans.
4. Les autoritats sanitàries exigeixen tenir controlat i registrat el valor F₀ real obtingut a cada lot de conserves per garantir la salut de consumidors.
5. Si comptes amb una autoclau programable per F₀ objectiu i temperatura de processament màxima, podràs fer modificacions en el teu procés de producció respectant les qualitats organolèptiques del teu aliment alhora que aconsegueixes la mateixa de data de caducitat.

Per tant, per determinar el temps i la temperatura a sotmetre la teva conserva o plat preparat, hauràs de realitzar diverses proves fins a trobar el valor F₀ objectiu més apropiat.

I per fer aquestes proves, et recomanem comptar amb una autoclau amb valor F₀ ajustable, que et permeti anar introduint variables de temps i temperatura fins aconseguir el producte que desitges. Com les autoclaus de TERRA Food-Tech^®, que et permeten registrar aquests valors per a 50 receptes o programes diferents i mostren el valor F₀ real aconseguit a cada lot, a més de definir la temperatura de processat màxim.

Però si aquesta tasca et resulta complicada, recorda que per la compra de qualsevol de les nostres autoclaus s’hi inclou un primer servei d’assessoria alimentària amb un dels nostres experts, que t’ajudarà en tot el que necessitis, perquè puguis elaborar les teves conserves i plats preparats al teu gust, però sobretot amb total seguretat alimentària.

Per a més informació sobre el valor F₀, sobre les nostres autoclaus o sobre el nostre servei d’assessoria alimentària, no dubtis a contactar amb nosaltres. Estarem encantats de poder ajudar-te.