H2b Conserverentechnologie - Afstervingscurve

• Voeding
• MBO
• Studiejaar 3

H2 Conserveertechnologie

Deel 2

H2 Doden van micro-organismen

Leerdoelen: na bestudering van dit hoofdstuk kun je:

Na bestudering van dit hoofdstuk kun je:

– de juiste verhittingsmethode kiezen in relatie tot het product en de

houdbaarheidseis;

– de begrippen Q10, D-waarde, z-waarde, F-waarde en F0-waarde uitleggen;

– aangeven welke factoren in het product van invloed zijn op de D-waarde bij het verhitten of doorstralen.

Conserveertechnologie Afstervingscurve

Planning van deze les

- Leerdoelen van deze les

- Theorie hittebehandeling en de invloed daarvan op micro-organismen.

- Leerdoelen behaald

Conserveren - Afstervingscurve

Leerdoelen van deze les

- jij kunt uitleggen welke factoren invloed hebben op de afsterving van m.o.

- jij kunt een afstervingscurve voor m.o. tekenen

- jij kunt het begrip 'D-waarde' uitleggen en berekenen

- jij kunt het begrip 'F-waarde' uitleggen en berekenen

- jij kunt het begrip 'F₀-waarde' uitleggen en berekenen

Wat is Botulinum Cook

Botulinum Cook

Bij steriliseren moet je deze producten zodanig verhitten dat de sporen van de gevaarlijke bacterie Clostridium botulinum vernietigd zijn.

Dit is verhitten volgens het principe van de Botulinum Cook.

Botulinum Cook is zodanig verhitten dat het koudste punt van het product minimaal 2,4 minuten een temperatuur van 121,1 °C heeft gehad.

Temperatuur en tijd zijn belangrijk bij conserveren. Waarom ?

De temperatuur en de tijd van een hittebehandeling zijn altijd aan elkaar gekoppeld.

Als je een hogere temperatuur gebruikt, sterven de bacteriën sneller.

Een vuistregel hierbij is dat bij 10 °C méér een tien keer zo korte tijd nodig is.

 

Wat verstaat men onder een afsterfcurve bij een verhittingsproces ?

Afstervingscurve

Het sterilisatieproces

De afsterving van bacteriën bij een hittebehandeling is afhankelijk van:

- het soort micro-organisme;

- de toegepaste temperatuur en tijdsduur van de behandeling;

- de samenstelling van het extrinsieke milieu waarin de bacteriën zich bevinden.

Afstervingscurve - Soort m.o.

Soort micro-organisme

Niet alle bacteriesoorten zijn even gevoelig voor verhitting. Veel soorten sterven bij een temperatuur van 80 °C. 

Bacteriesoorten die sporen vormen kunnen een temperatuur van 100 °C weerstaan. 

Micro-organismen die goed tegen hoge temperaturen kunnen noemen we hitteresistent.

Afstervingscurve - Temperatuur en tijd

Temperatuur en tijd

De temperatuur en de tijd van een hittebehandeling zijn altijd aan elkaar gekoppeld. Als je een hogere temperatuur gebruikt, sterven de bacteriën sneller. De regel hierbij is: bij 10 °C hoger is de tijd 10 keer korter.

Stel bij 70 °C moet een bacterie 3 minuten verhit worden om te worden gedood. Dan is bij 80 °C diezelfde bacterie in 0,3 minuten gedood.

Hoe lang moet er dan verhit worden bij 60 °C om deze bacterie te doden?

1. 0,03 min
2. 3 min
3. 30 min
4. 0,3 min

Afstervingscurve - Milieu

Het milieu heeft ook invloed op de hittebehandeling:

Bekend is dat in een zuur milieu micro-organismen sneller zullen sterven bij een hittebehandeling.

Aw waarde van het product.

Aanwezigheid van conserveringsmiddelen beïnvloed de hittebehandeling.

Omgekeerd zullen vetten isolerend werken, ze bieden bacteriën bescherming bij een hittebehandeling.

In het algemeen heeft de pH-waarde een grote invloed op de D-waarde van een micro-organisme bij een hittebehandeling.

Zure producten, zoals zilveruien, appelmoes of vruchten op sap, hoef je nooit tot een extreem hoge temperatuur te verhitten.

Door de lage pH-waarde verloopt de afdoding van micro-organismen sneller. Bovendien ontkiemen bacteriesporen niet bij een pH-waarde < 4,5.

De pH-waarde

Conserveringsmiddelen

Het conserveringsmiddel nitriet, dat wordt toegevoegd aan gekookte ham, verandert de gevoeligheid van bacteriën voor een hittebehandeling.

Daardoor wordt de D-waarde van bijvoorbeeld Clostridium botulinum kleiner en kun je met kortere verhittingstijden volstaan.

Aanwezigheid vet

De aanwezigheid van een behoorlijk percentage vet in een voedingsmiddel kan leiden tot aanzienlijk hogere D-waarden.

Dit is te verklaren door de beschermende werking van vet tegen verhitting.

Vet heeft een slechte warmtegeleiding en werkt daardoor als een isolatielaagje om de bacterie.

De aanwezigheid van een behoorlijk percentage vet in een voedingsmiddel kan leiden tot aanzienlijk hogere D-waarden.

Dit is te verklaren door de beschermende werking van vet tegen verhitting.

Vet heeft een slechte warmtegeleiding en werkt daardoor als een isolatielaagje om de bacterie.

Aanwezigheid vet

Afstervingscurve - Logaritmen

Afstervingscurve - Logaritmen

Afstervingscurve - Logaritmen

Logaritmen

Zowel bij de groei als bij de doding van bacteriën is sprake van een logaritmisch verloop. Omdat micro-organismen in enorme aantallen kunnen voorkomen kan het kiemgetal (aantal m.o. per gram of ml product) erg hoog zijn.

Een beginbesmetting van een miljoen bacteriën per gram product is vaak niet vreemd. Om zulke kleine of grote getallen om te zetten naar leesbare getallen gebruikt men logaritme. Voordeel de grafische weergave wordt makkelijker

Wat is het logaritme van het getal 1000

Wat is het logaritme van het getal
2000

Wat is het logaritme van het getal
7 000 000

Wat is het logaritme van het getal
30 303,9

Afstervingscurve

Afstervingscurve

Als je een bacteriekweek van 10⁶ mo/ml 

verhit tot 70 °C, zie je per  tijdseenheid van

 bijvoorbeeld drie minuten steeds hetzelfde

 percentage afsterven. 

De lijn geeft de afsterving weer bij 70°C.

Afstervingscurve

Als je een bacteriekweek van 10⁶ mo/ml verhit tot 70 °C, zie je per tijdseenheid van bijvoorbeeld 3 minuten steeds hetzelfde percentage afsterven.

 

De lijn geeft de afsterving weer bij 70°C.

Afstervingscurve

Opvallend is dat na elke tijdseenheid van 3 minuten steeds 10% van het oorspronkelijke aantal over blijft. Dit noemen we een decimale reductie.

 

De tijd die bij een bepaalde temperatuur nodig is voor één decimale reductie noemen we de D-waarde.

Afstervingscurve - D-waarde uitleg

Afstervingscurve - D-waarde

D-waarde

De D-waarde is de tijd die bij een bepaalde temperatuur nodig is om 90% van het oorsponkelijke aantal aanwezige m.o. te doden. 

Het aantal m.o. zal dan met een factor 10 afnemen.

Voorbeeld: D₇₀ = 3  --->  Uitleg: Bij een verhitting van 3 minuten bij 70°C zal het aantal m.o. met een factor 10 afnemen. 

opgave in Excel hierover!

Afstervingscurve - D-waarde

Wat betekent de volgende D-waarde: D ₈₀ = 0,1

Gegeven: D ₈₀ = 0,1               Wat wordt D ₇₀?

Afstervingscurve - Opgave

A Teken de afstervingscurve voor m.o. A

     Gegeven: N₀ = 2800 mo/ml

                          N₃ = 89 mo/ml

                          T = 115°C

B Wat is de D-waarde voor dit m.o. bij deze temperatuur?

N0 = log 2800 = 3,4

N3 = log 89 = 1,9

Afstervingscurve - Opgave antwoord

A Teken de afstervingscurve voor m.o. A

     Gegeven: N₀ = 2800 mo/ml 

                          N₃ = 89 mo/ml

                          T = 115°C

B Wat is de D-waarde voor dit m.o. 

    bij deze temperatuur?

 

Eerst log nemen van 2000 en 89

N0 = log 2800 = 3,4

N3 = log 89 = 1,9

T = 115° C

Grafiek tekenen, 

tijdstip 0 min. = log N 3,4

tijdstip 3 min. = log N 1,9

aflezen uit grafiek, 1 decimale reductie is 2 minuten.

D115 = 2

Afstervingscurve - Opgave antwoord

Tabel

D waarde           mo/ml   log

N0 = 100            2800   3,45

N1 = 101 

N2 = 102 

N3 = 103              89    1,95

                          

N0 = log 2800 = 3,4

N3 = log 89 = 1,9

T = 115° C

Grafiek tekenen, 

tijdstip 0 min. = log N 3,4

tijdstip 3 min. = log N 1,9

aflezen uit grafiek, 1 decimale reductie is 2 minuten.

D115 = 2

Afstervingscurve - Opgave antwoord

Tabel

D waarde           mo/ml   log

N0 = 100            2800   3,45

N1 = 101 

N2 = 102 

N3 = 103              89    1,95

                          

N0 = log 2800 = 3,4

N3 = log 89 = 1,9

T = 115° C

Grafiek tekenen, 

tijdstip 0 min. = log N 3,4

tijdstip 3 min. = log N 1,9

aflezen uit grafiek, 1 decimale reductie is 2 minuten.

D115 = 2

Afstervingscurve - Opgave antwoord

Tabel

D waarde           mo/ml   log

N0 = 100            2800   3,45

N1 = 101 

N2 = 102 

N3 = 103              89    1,95

               

bij 102 = 3,0 min

bij 101 = 1,8 min

1,2 minuten bij 1 decimale reductie

N0 = log 2800 = 3,4

N3 = log 89 = 1,9

T = 115° C

Grafiek tekenen, 

tijdstip 0 min. = log N 3,4

tijdstip 3 min. = log N 1,9

aflezen uit grafiek, 1 decimale reductie is 2 minuten.

D115 = 2

Afstervingscurve - Opgave antwoord

A Teken de afstervingscurve voor m.o. A

     Gegeven: N₀ = 2800 mo/ml = log = 3,4

                          N₃ = 89 mo/ml = log = 1,9

                          T = 115°C

B Wat is de D-waarde voor dit m.o. 

    bij deze temperatuur?

    D115 = 2 minuten  ---> D115 = 2 

N0 = log 2800 = 3,4

N3 = log 89 = 1,9

T = 115° C

Grafiek tekenen, 

tijdstip 0 min. = log N 3,4

tijdstip 3 min. = log N 1,9

aflezen uit grafiek, 1 decimale reductie is 2 minuten.

D115 = 2

Afstervingscurve - F-waarde

F-waarde

Onder invloed van de hittebehandeling gaan niet meteen alle m.o. dood.

Per tijdseenheid neemt het aantal af met een factor 10.

Je kunt je afvragen hoe vaak moet het kiemgetal met een factor 10 verminderen om tot een gewenst eindgetal te komen? 

In de praktijk wordt vaak 10-6 als eindgetal genomen, de begin besmetting wordt vaak op 106 gezet.

Afstervingscurve - F-waarde

F-waarde

F-waarde is de tijd die bij die bepaalde temperatuur nodig is om de beginbesmetting met een afgesproken aantal reducties te laten afnemen.

Stel:  D70 = 3 minuten, het aantal dec.reducties 12  (van 106 naar 10-6).

De F-waarde is dan: F70 = 36 (minuten)

Afstervingscurve - F0- waarde

F0-waarde

De D-waarde en F-waarde zijn een temperatuur-tijdcombinatie.

Daarnaast wordt er ook nog gebruik gemaakt van een F0-waarde.

Bij de F0-waarde gaat het altijd om 12 decimale reducties bij een temperatuur van 121,1°C.

Afstervingscurve - Voorbeelden F0-waarde

Afstervingscurve - Voorbeelden F0-waarde

Afstervingscurve - Letaliteit

Letaliteit (dodelijkheid)

Alle opwarmings- en afkoelingstemperaturen boven de 95 °C leveren een merkbare bijdrage aan de afsterving van de botulinumsporen. 

Hoe hoger de temperatuur hoe groter de bijdrage aan de afsterving is.

(denk aan het garen van een maaltijd principe)

Afstervingscurve - Begrippen

Belangrijke begrippen/processen

- Afstervingscurve m.o.

- D-waarde

- F-waarde

- F0-waarde

- Botulinum cook (tijd-temperatuur combinatie)

Afstervingscurve

Check - Leerdoelen van deze les

- jij kunt uitleggen welke factoren invloed hebben op de afsterving van m.o.

- jij kunt een afstervingscurve voor m.o. tekenen

- jij kunt het begrip 'D-waarde' uitleggen en berekenen

- jij kunt het begrip 'F-waarde' uitleggen en berekenen

- jij kunt het begrip 'F₀-waarde' uitleggen