Porque é que o valor F₀ é tão importante na esterilização?

Todos os detalhes para compreender em que consiste o valor F₀ e que papel desempenha na esterilização de conservas

Na produção de uma conserva ou refeições prontas, um dos conceitos geralmente mais difíceis de compreender é o que diz respeito ao processo de esterilização e ao valor F₀. É por isso que decidimos continuar a aprofundar esta questão.

Se em qualquer altura se perder com qualquer um dos termos mencionados ao longo deste post, recomendamos que descarregue o nosso dicionário de termos relacionados com o mundo das conservas.

A esterilização dos alimentos embalados

A esterilização dos alimentos embalados é uma técnica de conservação que consiste em submeter alimentos hermeticamente embalados a altas temperaturas durante um certo período de tempo, a fim de destruir completamente os seus microrganismos, patogénicos ou não patogénicos, incluindo esporos.

O objetivo é reduzir quase a zero a probabilidade de infeção e transmissão de doenças após o consumo dos alimentos, evitando assim pôr em perigo a saúde dos seus consumidores e do seu negócio. E o facto é que a não remoção adequada de microrganismos e esporos de uma conserva gourmet ou refeição pronta pode levar a intoxicações alimentares e, no pior dos casos, a botulismo, uma doença causada por Clostridium botulinum e que causa dificuldades respiratórias, paralisia muscular e até pode ser fatal.

Por conseguinte, provavelmente está a perguntar-se quanto tempo e a que temperatura deve submeter a sua conserva para garantir a erradicação total dos microrganismos e esporos? Bem, a resposta é variável e é aqui que entra o valor F₀.

O valor F₀ na esterilização de alimentos

Tal como usamos os cavalos para quantificar a potência de um motor de um automóvel, na indústria alimentar o valor F₀ é utilizado para quantificar o grau de esterilidade de um alimento.

F₀ é definido como o tempo de letalidade térmica necessário para eliminar todos os microrganismos de um alimento por exposição a uma temperatura de 121,1°C e é expresso em minutos. Na verdade, F₀ também pode ser escrito como F_121,1, ambas as formas são corretas. Quando nos referimos a F₀ a outras temperaturas, por exemplo 110°C, falaremos então de F₁₁₀.

Este valor é calculado a partir da relação tempo/temperatura utilizando uma fórmula muito técnica que não iremos explicar neste post. O que é importante esclarecer é que, a um nível microbiológico, o mesmo F₀ pode ser alcançado de formas diferentes, brincando com a combinação de tempo e temperatura. Por exemplo, podemos atingir um F₀=3 sujeitando o produto a 121,1°C durante 3 minutos, ou 115°C durante 12 minutos ou 124°C durante 2 minutos. E isto acontece graças à fórmula de F₀.

Valor-alvo F₀e valor F₀ real

Existem dois tipos de valores F₀ de que falaremos sempre na nossa produção de conservas.

Por um lado, o valor-alvo F₀ , que é aquele valor F₀ que os peritos determinaram como essencial para destruir os microrganismos patogénicos mais resistentes ao calor e que irão variar de acordo com o tipo de receita que fazemos e os requisitos que nos impomos. Se quisermos uma data de validade mais longa, estabeleceremos um valor-alvo F₀ maior e se queremos uma data de validade mais curta, iremos fixar um valor-alvo F₀ menor.

Por outro lado, temos o valor F₀ real, o valor F₀ efetivamente alcançado no nosso processamento térmico em autoclave, e é calculado através da aplicação da fórmula F₀ aos dados de temperatura obtidos a partir de cada segundo do nosso ciclo. Como pode imaginar, calcular isto não é fácil, mas é de importância vital.

O valor F₀real pode ser maior ou menor do que o valor-alvo F₀. Esta informação irá ajudar-nos a saber quão perto ou quão longe estamos de atingir o F₀ alvo quando esterilizamos as nossas conservas e refeições prontas. Ter um controlo do valor F₀ real de cada lote vai ajudar-nos a saber que estamos a trabalhar corretamente.

F₀ vs P₀

Neste momento, sentimos a necessidade de fazer um esclarecimento. Como já referimos em outros artigos, F₀ y P₀ são valores térmicos de referência. Mas não se engane. O valor F₀ é o que corresponde aos processos de esterilização, porque toma temperaturas acima dos 100°C como ponto de partida. Embora seja possível esterilizar certos alimentos ácidos sem exceder os 100ºC.

O P₀, no entanto, é utilizado na pasteurização porque geralmente utiliza temperaturas inferiores a 100°C.

Como se calcula o valor de referência de F₀?

Como já dissemos, o valor-alvo F₀ dependerá do tipo de receita e da data de validade que pretendemos, mas em geral um valor padrão corresponde ao processamento dos nossos alimentos a 121,1°C durante 3 minutos. Mas de onde vem a temperatura de 121,1ºC? E porquê 3 minutos e não 5?

Para explicar isto, é necessário compreender como é calculado o valor F₀ e isto é feito com base na teoria da transferência de calor e da resistência térmica dos microrganismos (cinética da termodestruição). Cientistas e especialistas na área têm vindo a fazer experiências há muitas décadas, sujeitando todos os tipos de alimentos e embalagens a diferentes combinações de temperatura e tempo para ver como a resistência dos diferentes microrganismos evolui e como eles são destruídos.

O valor F₀, serve portanto para avaliar a eficácia de um processo térmico que visa a eliminação de microrganismos de um alimento. Permite-nos saber até que ponto destruímos esporos, bactérias e fungos nas nossas conservas e/ou refeições prontas. Por outras palavras, garante que estamos a eliminar os microrganismos dos nossos alimentos.

Lembre-se que existem muitos tipos e espécies de microrganismos, mas nos alimentos a eliminação do Clostridium botulinum é quase sempre tomada como referência, porque é um dos microrganismos patogénicos mais perigosos para a saúde humana e um dos mais resistentes ao calor. Não é fácil eliminá-lo.

Portanto, a fim de encontrar o valor ideal de F₀ para destruir o Clostridium botulinum foram realizados diferentes testes, variando o tempo e a temperatura. E foram estabelecidos valores de referência para avaliar a resistência dos microrganismos a diferentes variações de temperatura e tempo:

• Valor D, como tempo de redução decimal. Valor que indica quão sensível é um microrganismo à mesma temperatura. Este valor refere-se ao tempo necessário para eliminar 90% dos microrganismos de um alimento. 1D é uma redução de 90%, 3D 99,9% e 6D 99,9999%.

• Valor Z, como a constante de resistência térmica. Este valor indica como a sensibilidade de um microrganismo flutua à medida que a temperatura muda. Um microrganismo não é eliminado com a mesma rapidez a 120°C durante 1 minuto e a 110°C durante 1 minuto.

E por isso descobriu-se, como pode imaginar, que os valores D e Z estão intimamente relacionados com o valor F₀. Na verdade, estes valores estão incluídos na fórmula para calcular o F₀. E diferentes combinações de temperatura e tempo podem alcançar resultados semelhantes.

Portanto, o tempo dependerá da temperatura e vice-versa. Para alcançar os mesmos resultados de esterilização, o mesmo valor F₀ real, quanto mais alta a temperatura, mais curto o tempo necessário e quanto mais baixa a temperatura, mais longo o tempo necessário.

A partir destes estudos, foi determinado que, para assegurar a saúde pública em produtos embalados, a redução ótima do Clostridium botulinum deveria ser de 12 unidades logarítmicas (12D). Uma diminuição de 12D significa que há uma hipótese de 1 em 1.000.000.000.000.000 de um esporo sobreviver numa unidade de produto tratado. Além disso, verificou-se que, para eliminar o Clostridium botulinum em 12 unidades logarítmicas (12D), os alimentos devem ser submetidos a uma temperatura de 121,1°C (250°F) durante 3 minutos.

Uma vez que o Clostridium botulinum é um microrganismo muito resistente e o mais perigoso, determinou-se que o valor F₀ que assegura a eliminação da maioria dos microrganismos a um nível aceitável é de 121°C durante 3 minutos.

Assim, poderíamos dizer que temos agora a resposta para a pergunta colocada no início deste artigo. Mas não. Submeter um alimento a altas temperaturas ou durante muito tempo pode levar a alterações nutricionais e organolépticas (cor, odor, textura e sabor) numa conserva ou refeição pronta.

Além disso, o calor não penetra em todos os alimentos da mesma forma. Dependerá dos seus ingredientes, forma, do tipo de embalagem e até da localização do produto no autoclave. Um doce de fruta não é o mesmo que um paté de peixe. Para além das alterações de textura ou pH entre alimentos, os microrganismos presentes na fruta são diferentes dos presentes nos alimentos de origem animal.

F₀ ou valor de referência na esterilização comercial

Já sabemos que o valor F₀ representa o valor de referência na esterilização comercial para reduzir o número de microrganismos a um nível aceitável, tomando como temperatura 121,1°C (250°F) e um valor Z igual a 10.

Portanto, dependendo das características específicas da sua conserva ou refeição pronta, terá de regular e adicionar variações no valor de F₀, ir jogando com o tempo e com as variações de aumento de temperatura, conhecidos como os registos adicionais Σ%F₀, até que quase todos os microrganismos sejam eliminados, mas sobretudo até que o produto desejado seja alcançado em termos de aparência, cheiro, sabor e textura.

Porque, como sabe, se submeter um alimento a altas temperaturas ou cozinhar o seu produto durante muito tempo, este pode ter um sabor queimado, e a cor e textura podem mudar. Por conseguinte, logo que tenha definido claramente as características que deseja na sua conserva ou refeição pronta, terá de fazer vários testes de correção do valor F₀ no autoclave até obter o produto que procura.

Não se preocupe, não tem de começar do zero. O nosso serviço de consultoria alimentar irá fornecer-lhe um ponto de partida para que saiba antecipadamente como proceder com o seu produto. Além disso, também pode consultar este documento para obter os valores F₀ recomendados para uma vasta gama de alimentos.

Temperatura de referência para esterilização comercial

Consequentemente, a temperatura de referência para a esterilização comercial está fixada em 121,1°C (250°F) e para a esterilização de alimentos ácidos em 93,3°C.

Esterilização abaixo dos 100°C?

Exatamente, porque como é um alimento com um pH ácido, ou seja pH<4,5, é muito mais difícil para os microrganismos desenvolverem-se nele e são mais facilmente eliminados. Portanto, ao aplicar temperaturas inferiores a 100ºC, matamos quase todos os microrganismos sem necessidade de refrigeração subsequente, como na pasteurização.

É importante ter em mente que os microrganismos nunca são completamente eliminados, mas quase. Por isso, na esterilização comercial, a probabilidade de uma conserva ser contaminada é aceitavelmente remota.

E na pasteurização?

Na pasteurização, são utilizados valores de P₀ que são calculados com outra fórmula semelhante, estabelecendo uma temperatura de referência de 70ºC.

Valor F₀ na esterilização comercial

Como mencionado acima, por convenção internacional, ao valor de F₀=1 foi atribuído a uma temperatura de 121,1°C durante 1 minuto. A partir daqui, os diferentes valores de tempo e temperatura são estipulados para alcançar os mesmos resultados, tendo em conta que na esterilização comercial, deve sempre ser escolhido um tratamento com F₀ no mínimo maior que 3, uma vez que o calor não é distribuído igualmente pelo interior do autoclave e que existem diferentes níveis de contaminação e microrganismos mais resistentes que o Clostridium botulinum.

Portanto, como pode ver na tabela abaixo, o mesmo F₀ é alcançado durante 3 minutos a 121ºC e 30 minutos a 111ºC ou 300 minutos a 101ºC.

É por isso que é de vital importância ter um autoclave que funcione com regulação por valores-alvo F₀ e com registo do valor F₀ real para que possamos produzir os nossos alimentos embalados sabendo o que estamos a fazer e garantindo a segurança alimentar dos nossos produtos em qualquer altura.

Os autoclaves TERRA Food-Tech^® permitem programar um ciclo com um valor-alvo F₀ em diferentes temperaturas de referência, e quando começam a trabalhar, vão somando o valor de esterilização atribuído em cada momento de acordo com a temperatura, até atingirem o valor-alvo F₀. Além disso, informam sobre o valor F₀ real alcançado.

Autoclaves TERRA Food-Tech^®: controlo de alvo F₀ e registo de F₀ real

Assim, voltando ao início da pergunta, tenho a certeza que compreende agora muito melhor porque é essencial e necessário trabalhar com o valor F₀ para esterilizar (ou valor P₀ para pasteurizar) as suas conservas ou refeições prontas. E também compreenderá melhor que:

1. O valor-alvo F₀ que a sua receita necessita dependerá do tipo de alimento, embalagem e data de validade que pretende alcançar.
2. O mesmo alvo F₀ pode ser alcançado de muitas maneiras diferentes, e dependendo do tipo de receita, podem ser adequados tempos mais curtos a temperaturas mais altas ou tempos mais longos a temperaturas mais baixas.
3. A fim de alcançar uma data de validade mais longa, devem necessariamente ser fixados valores-alvo F₀ maiores.
4. As autoridades sanitárias exigem que o valor F₀ real obtido em cada lote de conservas seja controlado e registado, a fim de garantir a saúde dos consumidores.
5. Se tiver um autoclave programável por alvo F₀ e temperatura máxima de processamento, poderá fazer modificações no seu processo de produção, respeitando as qualidades organolépticas dos seus alimentos e, ao mesmo tempo, alcançar a mesma data de validade.

Portanto, a fim de determinar a hora e a temperatura a que a sua conserva ou refeição pronta deve ser submetida, terá de realizar vários testes até encontrar o valor-alvo F₀ mais adequado.

Para realizar estes testes, recomendamos que tenha um autoclave com valor F₀ ajustável, o que lhe permite introduzir variáveis de tempo e temperatura até obter o produto desejado. Como os autoclaves da TERRA Food-Tech^®, que lhe permitem registar estes valores para 50 receitas ou programas distintos e mostram o valor F₀ real alcançado em cada lote, bem como definir a temperatura máxima de processamento.

Mas se achar esta tarefa difícil, lembre-se que a compra de qualquer um dos nossos autoclaves inclui um serviço de consultoria alimentar inicial com um dos nossos especialistas, que o ajudará em tudo o que precisar, para que possa preparar as suas conservas e refeições prontas ao seu gosto, mas acima de tudo com total segurança alimentar.

Para mais informações sobre o valor F₀, sobre os nossos autoclaves ou sobre os nossos serviços de consultoria alimentar, não hesite em contactar-nos. Teremos todo o prazer em ajudá-lo.