Perché il valore F₀ è così importante nella sterilizzazione?

Tutti i dettagli per capire in cosa consiste il valore F₀ e che ruolo gioca nella sterilizzazione delle conserve alimentari

Nella preparazione di una conserva o di piatti pronti, uno dei concetti solitamente più difficili da capire è quello relativo al processo di sterilizzazione e al valore di F₀. Ecco perché abbiamo deciso di continuare a sviluppare questo argomento.

Se in qualsiasi momento ti perdi con alcuni dei termini che menzioniamo in questo post, ti consigliamo di scaricare il nostro dizionario di termini relativi al mondo delle conserve.

Sterilizzazione di alimenti confezionati

La sterilizzazione degli alimenti confezionati è una tecnica di conservazione che consiste nel sottoporre gli alimenti confezionati ermeticamente ad alte temperature per un certo periodo di tempo per distruggerne completamente i microrganismi, patogeni o non, comprese le spore.

L’obiettivo è ridurre quasi a zero la probabilità di infezioni e trasmissione di malattie dopo aver consumato il cibo, evitando di mettere in pericolo la salute dei tuoi consumatori e della tua attività. Infatti, la mancata rimozione di microrganismi e spore da una conserva gourmet o da un piatto pronto può portare a intossicazioni alimentari e, nei casi peggiori, al botulismo, una malattia causata dal Clostridium botulinum che provoca difficoltà respiratorie, paralisi muscolare e può anche rivelarsi mortale.

Quindi sicuramente ti starai chiedendo, per quanto tempo e a quale temperatura devo sottoporre la mia conserva per garantire l’eradicazione totale di microrganismi e spore? Ebbene, la risposta è variabile ed è qui dove entra in gioco il valore F₀.

Il valore F₀ nella sterilizzazione degli alimenti

Così come utilizziamo la potenza per quantificare la potenza del motore di un’auto, nell’industria alimentare il valore F₀ viene utilizzato per quantificare il grado di sterilità di un alimento.

F₀ è definito come il tempo di letalità termica necessario per eliminare tutti i microrganismi da un alimento esponendoli a una temperatura di 121,1ºC ed è espresso in minuti. In effetti, F₀ può anche essere scritto come F_121,1, entrambe le forme sono corrette. Quando ci riferiamo a F₀ ad altre temperature, ad esempio 110ºC, parleremo quindi di F₁₁₀.

Questo valore è calcolato dalla relazione tempo e temperatura utilizzando una formula molto tecnica che non spiegheremo in questo post. Quello che è importante chiarire è che, a livello microbiologico, lo stesso F₀ può essere raggiunto in modi diversi, giocando con la combinazione di tempo e temperatura. Ad esempio, possiamo ottenere F₀=3 sottoponendo il prodotto a 121,1°C per 3 minuti, oppure a 115°C per 12 minuti, oppure a 124°C per 2 minuti. E questo avviene grazie alla formula di F₀.

Valore F₀ target e valore F₀ effettivo

Esistono due tipi di valori F₀ di cui parleremo sempre nella nostra produzione conserviera.

Da un lato, il valore obiettivo F₀, ovvero quel valore F₀ che gli esperti hanno identificato come essenziale per distruggere i microrganismi patogeni più resistenti al calore e che varierà a seconda del tipo di ricetta che realizziamo e dei requisiti che ci poniamo noi stessi. Se vogliamo una data di scadenza più lunga, imposteremo un valore obiettivo F₀ più alto e se vogliamo una data di scadenza più bassa, imposteremo un valore obiettivo F₀ più basso.

Abbiamo invece il valore F₀ reale, il valore F₀ effettivamente raggiunto nel nostro trattamento termico in autoclave, e viene calcolato applicando la formula F₀ ai dati di temperatura ottenuti da ogni secondo del nostro ciclo. Come puoi immaginare, calcolarlo non è facile, ma è di vitale importanza.

Il valore F₀ effettivo può essere maggiore o minore del valore F₀ target. Queste informazioni ci aiuteranno a sapere quanto siamo vicini o quanto siamo lontani dal raggiungere l’obiettivo F₀ durante la sterilizzazione delle nostre conserve e dei piatti pronti. Avere un controllo dell’effettivo valore F ₀ di ogni lotto ci aiuterà a sapere che stiamo lavorando correttamente.

F₀ contro P₀

A questo punto riteniamo sia necessario fare una precisazione. Come abbiamo già accennato in altri articoli, F₀ e P₀ sono valori termici di riferimento. Ma non confonderti. Il valore F₀ è quello che corrisponde ai processi di sterilizzazione, perché prende come punto di partenza temperature superiori a 100ºC. Anche se alcuni cibi acidi possono essere sterilizzati senza superare i 100ºC.

E P₀, invece, viene utilizzato nella pastorizzazione perché generalmente utilizza temperature inferiori a 100ºC.

Come si calcola il valore di riferimento di F₀?

Come abbiamo detto, il valore obiettivo F₀ dipenderà dal tipo di ricetta e dalla data di scadenza a cui puntiamo, ma in generale un valore standard corrisponde alla lavorazione del nostro cibo a 121,1ºC per 3 minuti. Ma da dove viene la temperatura di 121,1ºC? E perché 3 minuti e non 5?

Per spiegare ciò, è necessario capire come si calcola il valore di F₀ e ciò si ottiene dalla teoria del trasferimento di calore e della resistenza termica dei microrganismi (cinetica della termodistruzione). Scienziati ed esperti del settore hanno sperimentato in questo senso per molti decenni, sottoponendo tutti i tipi di alimenti e imballaggi a diverse combinazioni di temperatura e tempo per vedere come evolve la resistenza dei diversi microrganismi e come questi vengono distrutti.

Il valore F₀, quindi, viene utilizzato per valutare l’efficacia di un processo termico che mira ad eliminare i microrganismi da un alimento. Ci permette di sapere fino a che punto abbiamo distrutto spore, batteri e funghi nelle nostre conserve e/o piatti pronti. Cioè, garantisce che stiamo eliminando i microrganismi dal nostro cibo.

Ricordiamo che esistono molti tipi e specie di microrganismi, ma negli alimenti si prende quasi sempre come riferimento l’eliminazione del Clostridium botulinum, perché è uno dei microrganismi patogeni più pericolosi per la salute umana e uno dei più resistenti al calore. Non è facile rimuoverlo.

Pertanto, per trovare il valore F₀ ottimale per distruggere il Clostridium botulinum, sono stati eseguiti diversi test variando il tempo e la temperatura. E sono stati stabiliti alcuni valori di riferimento per valutare la resistenza dei microrganismi alle diverse variazioni di temperatura e di tempo:

• Valore D, inteso come tempo di riduzione decimale. Valore che ci dice quanto è sensibile un microrganismo alla stessa temperatura. Questo valore si riferisce al tempo necessario per eliminare il 90% dei microrganismi in un alimento. 1D è una riduzione del 90%, 3D del 99,9% e 6D del 99,9999%.

• Valore Z, inteso come costante di resistenza termica. Questo valore ci dice come la sensibilità di un microrganismo fluttua modificando la temperatura. Un microrganismo non viene eliminato così rapidamente a 120ºC per 1 minuto come a 110ºC per 1 minuto.

E quindi si è scoperto, come già si puoi già immaginare, che i valori D e Z sono strettamente correlati al valore F₀. Questi valori infatti sono inclusi nella formula per calcolare il F₀. Di fatto, con diverse combinazioni di temperatura e tempo si possono ottenere risultati simili.

Pertanto, il tempo dipenderà dalla temperatura e viceversa. Per ottenere gli stessi risultati di sterilizzazione, lo stesso valore reale di F₀, a temperature più elevate sarà necessario applicare meno tempo e a temperature più basse sarà necessario più tempo.

Da questi studi è stato determinato che, per garantire la salute pubblica nei prodotti confezionati, la riduzione ottimale del Clostridium botulinum dovrebbe essere di 12 unità log (12D). Una diminuzione di 12D presuppone che ci sia una possibilità su 1.000.000.000.000 di sopravvivenza di una spora in un’unità di prodotto trattato. Inoltre, è stato specificato che per eliminare il Clostridium botulinum di 12 unità logaritmiche (12D), il cibo deve essere sottoposto ad una temperatura di 121,1ºC (250ºF) per 3 minuti.

Poiché il Clostridium botulinum è un microrganismo molto resistente e il più pericoloso, è stato determinato che il valore F₀ che garantisce l’eliminazione della maggior parte dei microrganismi a un livello accettabile corrisponde a 121ºC per 3 minuti.

Pertanto, potremmo dire che abbiamo già la risposta alla domanda posta all’inizio di questo articolo. Ma non è così. Sottoporre un alimento a temperature elevate o per lungo tempo può portare a cambiamenti nutrizionali e organolettici (colore, odore, consistenza e sapore) in una conserva o in un piatto pronto.

E, inoltre, il calore non penetra allo stesso modo in tutti gli alimenti. Dipenderà dai suoi ingredienti, dalla forma, dal tipo di imballaggio e persino dalla posizione del prodotto nell’autoclave. Una marmellata di frutta non è la stessa cosa di un paté di pesce, a parte i cambiamenti di consistenza o di pH che esistono tra gli alimenti, i microrganismi presenti nella frutta sono diversi da quelli di un alimento di origine animale.

F₀ o valore di riferimento nella sterilizzazione commerciale

Sappiamo già che il valore F₀ rappresenta il valore di riferimento nella sterilizzazione commerciale per ridurre il numero di microrganismi a un livello accettabile, assumendo 121,1ºC (250°F) come temperatura e un valore Z pari a 10.

Pertanto, a seconda delle caratteristiche specifiche della tua conserva o piatto pronto, drovesti modificare e ottimizare il valore F₀, giocare con il tempo e le variazioni dell’aumento di temperatura, che prende il nome di registri addizionali Σ%F₀, fino a quando tutti i microrganismi vengono eliminati, ma soprattutto fino al raggiungimento del prodotto desiderato in termini di aspetto, odore, gusto e consistenza.

Perché, come già saprai, se sottoponi un alimento a temperature elevate o cuoci a lungo il tuo prodotto, potrebbe avere un sapore di bruciato, cambiare colore e consistenza. Pertanto, una volta che tu abbia ben chiare le caratteristiche che desideri nella tua conserva o piatto pronto, dovrai effettuare diverse prove, correggendo il valore F₀ in autoclave fino ad ottenere il prodotto che cerci.

Non ti preoccupare, non devi ricominciare da capo. Il nostro servizio di consulenza alimentare ti offrirà un punto di partenza affinché tu sappia in anticipo come procedere con il tuo prodotto. Inoltre, puoi anche consultare questo documento dove compaiono i valori F₀ consigliati per un’ampia varietà di alimenti.

La temperatura di riferimento per la sterilizzazione commerciale

Di conseguenza, si stabilisce che la temperatura di riferimento nella sterilizzazione commerciale è 121,1ºC (250°F) e nella sterilizzazione degli alimenti acidi è 93,3ºC.

Sterilizzazione a meno di 100ºC?

Esatto, perché trattandosi di un alimento con pH acido, cioè pH <4,5, è molto più difficile che si sviluppino microrganismi al suo interno e vengono eliminati più facilmente. Pertanto, applicando temperature inferiori a 100ºC, uccidiamo quasi tutti i microrganismi senza la necessità di una successiva refrigerazione come nella pastorizzazione.

È importante tenere presente che i microrganismi non vengono mai eliminati completamente, sebbene lo siano quasi. Pertanto, nella sterilizzazione commerciale la probabilità che una conserva sia contaminata è accettabilmente remota.

E nella pastorizzazione?

Nella pastorizzazione si utilizzano i valori di P₀, che vengono calcolati con un’altra formula simile, stabilendo una temperatura di riferimento di 70ºC.

Valore F₀ nella sterilizzazione commerciale

Come abbiamo detto, per convenzione internazionale, il valore di F₀=1 è stato assegnato ad una temperatura di 121,1ºC per 1 minuto. E da qui si stabiliscono i diversi valori di tempo e temperatura per ottenere gli stessi risultati, tenendo conto che nella sterilizzazione commerciale va sempre scelto un trattamento con F₀ almeno maggiore di 3, poiché il calore non viene distribuito istantaneamente allo stesso modo all’interno dell’autoclave e che ci sono diversi livelli di contaminazione e microrganismi più resistenti del Clostridium botulinum.

Pertanto, come si può vedere nella tabella sottostante, si ottiene lo stesso F₀ per 3 minuti a 121ºC come per 30 minuti a 111ºC o 300 minuti a 101ºC.

Ecco perché è di vitale importanza disporre di un’autoclave che funzioni con la regolazione dei valori F₀ obiettivo e con una registrazione del valore F₀ reale, in modo da poter preparare i nostri alimenti confezionati sapendo cosa stiamo facendo e garantendo la sicurezza alimentare dei nostri prodotti in ogni momento.

Le autoclavi TERRA Food-Tech^® consentono di programmare un ciclo con un valore obiettivo F₀ e a diverse temperature di riferimento, e quando entrano in funzione sommano il valore di sterilizzazione assegnato di volta in volta in base alla temperatura, fino a raggiungere il valore F₀ obbiettivo. Inoltre, riportano il valore F₀ effettivo raggiunto.

Autoclavi TERRA Food-Tech^®: controllo F₀ obiettivo e registrazione F₀ effettiva

Quindi, tornando alla domanda iniziale, sicuramente ora capisci molto meglio perché lavorare con il valore F₀ per sterilizzare (o il valore P₀ per pastorizzare) le tue conserve o piatti pronti è essenziale e necessario. E capirai anche meglio che:

1. Il valore F₀ obiettivo di cui ha bisogno la tua ricetta dipenderà dal tipo di alimento, dalla confezione e dalla data di scadenza che vuoi raggiungere.
2. Lo stesso F₀ obiettivo può essere raggiunto in molti modi diversi e, a seconda del tipo di ricetta, saranno più convenienti tempi più brevi con temperature più elevate o tempi più lunghi con temperature più basse.
3. Per ottenere una data di scadenza più lunga, è necessario impostare valori F₀ obiettivo più grandi.
4. Le autorità sanitarie richiedono che il valore reale di F₀ ottenuto in ogni lotto di conserve sia controllato e registrato per garantire la salute dei consumatori.
5. Se disponi di un’autoclave programmabile per F₀ obiettivo e temperatura massima di lavorazione, puoi apportare modifiche al tuo processo produttivo rispettando le qualità organolettiche dei tuoi alimenti raggiungendo la stessa data di scadenza.

Pertanto, per determinare il tempo e la temperatura per sottoporre la tua conserva o il tuo piatto pronto, devi effettuare diverse prove fino a trovare il valore F₀ obiettivo più appropriato.

E per effettuare queste prove consigliamo di dotarsi di un’autoclave con valore F₀ regolabile, che permette di introdurre variabili di tempo e temperatura fino ad ottenere il prodotto desiderato. Come le autoclavi TERRA Food- Tech^®, che consentono di registrare questi valori per 50 diverse ricette o programmi e mostrare il valore F₀ effettivo raggiunto in ogni lotto, oltre a definire la temperatura massima di lavorazione.

Ma se questo compito è complicato per te, ricorda che l’acquisto di una qualsiasi delle nostre autoclavi include un primo servizio di consulenza alimentare con un nostro esperto, che ti aiuterà con tutto ciò di cui hai bisogno, così potrai preparare le tue conserve e i piatti pronti a tuo piacimento, ma soprattutto in totale sicurezza alimentare.

Per maggiori informazioni sul valore F₀, sulle nostre autoclavi o sui nostri servizi di consulenza alimentare, non esitare a contattarci. Saremo felici di aiutarti.