Моделирование срока хранения

Как уже отмечалось выше, один из наиболее важных факторов при определении срока хранения продукта — это возможность роста микроорганизмов,

и поэтому новые ох­лажденные продукты для оценки возможности роста патогенов или вызывающих порчу микроорганизмов необходимо испытывать, определяя таким образом период времени, в течение которого продукт будет считаться пригодным для использования по назначе­нию. Традиционно единственным объективным способом для этого были дорогостоя­щие лабораторные исследования в ходе опытного производства продукта (см. раздел 10.4). Этот способ по-прежнему является наилучшим для заключительных испытаний продукта, но на начальных стадиях разработки он очень трудоемок и дорог. При огром­ном количестве поступающих в продажу новых продуктов требуются другие способы оценки сроков хранения. Метод, получающий все большее распространение в произ­водстве охлажденных продуктов — это применение прогностических моделей, кото­рые могут стать незаменимыми инструментами на всех этапах разработки и производ­ства пищевых продуктов.

Виды существующих моделей для прогнозирования роста микроорганизмов опи­саны в главе 7, и ниже мы рассмотрим их более конкретно применительно к определе­нию сроков хранения.

Создание концепции (разработка продукта)

Для первичного выявления основных проблем рассмотрим крайний случай: предпола­гается создание продукта с нейтральным pH и сроком хранения 20 сут, но модели роста патогенов показывают, что L. monocytogenes, В. cereus и Salmonella могут вырасти в течение 2 сут, и, следовательно, на самой ранней стадии очевидна невозможность со­здания продукта.

Разработка рецептуры продукта

После определения вида продукта, который, по всей вероятности, будет безопасным и стабильным в течение желаемого срока хранения, модели могут помочь в создании рецептуры конечного продукта. Возможны три различные комбинации количества соли и pH, дающие одинаковый срок хранения при заданной температуре, например:

рн Соль (% масс.)
6,4 0,8
6,2 0,7
6,0 0,4

С точки зрения предпочтений потребителей одна из них может иметь лучший вкус. Влияние этих трех рецептур на микроорганизмы на данной стадии можно оценить без лабораторных испытаний.

Задание технических условий

По микробиологическим характеристикам охлажденных продуктов для производите­ля опубликовано очень мало материалов, однако есть две очень полезные публикации о характеристиках готовых продуктов ([16] и [21]), которые могут помочь их опреде­лить. В этих двух документах использованы различные подходы. Например, в [21] приведено содержание тех или иных микроорганизмов, приемлемое в конце срока хранения, то есть при потреблении. Если производитель охлажденных продуктов хо­чет использовать эти характеристики для обеспечения приемлемого уровня содержа­ния микроорганизмов в конце срока хранения, то для определения уровня содержания микроорганизмов в начале хранения продукта могут использоваться прогностические модели. Если, например, рекомендуемый уровень ТУС или ЕМегоЬасЬепасеае в конце срока хранения составляет 106 кое/г (кое — колониеобразующая единица), то прогно­стическая модель может быть использована так, как показано в приведенных ниже примерах.

Пример 1

Enterobacteriaceae pH 5,5; соль 5,25%масс. (вод. пар), 15 °С

Исходное содержание в 1 г Желаемый срок годности, сут Прогнозируемое содержание через 5 сут Время до достижения содержания 106 кое/г (сут)
10 5 1,39 х 104 13,5
100 5 2,39 х 105 9
103 5 2,75 х 106 6
104 5 1,5 х 107 3

Как видно из этих данных, для достижения срока хранения в 5 сут, если в конце срока хранения требуется наличие не более 106 кое/г, то исходный уровень ЕМегоЬаиепасеае не должен превышать 103 кое/г.

В [16] приведено максимальное содержание микроорганизмов, допускаемое после производства данного пищевого продукта. Прогностические модели в этом случае мо­гут использоваться для демонстрации вероятного увеличения их содержания при раз­личных режимах холодильного хранения.

Пример 2

ЕпЬегоЬас1епасеае pH 5,5; соль 2%масс.

Температура°С, Исходный уровень(характеристики при выпуске) Время до достижения содержания106 кое/г (сут) (конечные характеристики)
3 100 33
5 100 17
8 100 7
10 100 4

Как видно из приведенных данных, если после выпуска продукта содержание микроорга­низма составляет 100 кое/г, то температура хранения имеет большое влияние на вероят­ный срок хранения (например, при 3 °С он составит 33 сут, а при 8 °С — лишь 7 сут).

Большинство прогностических моделей дают информацию, которая может быть использована для определения срока хранения продукта. Получаемые данные содер­жат указанные ниже параметры (все или некоторые):

  • лаг-фаза (время задержки), то есть время до начала роста микроорганизмов;
  • время генерации, то есть время, требующееся каждой клетке для деления;
  • кривая роста, которая показывает лаг-фазу, фазу экспоненциального роста и фазу стационарного роста;
  • время, необходимое для достижения целевого количества клеток, или наоборот, целевое количество клеток в зависимости от времени;
  • количество клеток через заданное время.

Большинство моделей, прогнозирующих количество микроорганизмов, основаны на росте одной разновидности или рода организмов или (в некоторых случаях) — на группе родственных организмов (например, молочнокислых бактерий или ЕпЬегоЬасЬепасеае). В случаях, когда проблемы могут вызываться нескольким микроорганизмами, прогно­зы должны быть получены с помощью соответствующих моделей, и интерпретировать их должен квалифицированный персонал.

Пример 3

Этот пример демонстрирует, как различные модели порчи могут быть использованы для оценки вероятного срока хранения охлажденных мясных продуктов.

 Микроорганизмы, вызывающие проблемы:

молочнокислые бактерии;

ЕпtегоЬасtеriасеае.

 Окончание срока годности при:

Молочнокислые бактерии — на уровне 106/г;

ЕпtегоЬасtеriасеае — на уровне 106/г.

♦ ТУ продукта:

pH = 5,5;

аφ = 0,983;

% соли = 3.

Микроорганизм,  кое/г Исходный уровень(кое/г) Время до определения  106кое/г (сут) Срок хранения сут
Молочнокислые бактерии 100 9 9
ЕпtегоЬасtеriасеае 100 7 7

Как видно из таблицы, ЕпЬегоЬаиепасеае будут ограничивать срок хранения, поскольку они достигают уровня 106 кое/г в течение 7 сут, а молочнокислые бактерии — за 9 сут.

Определение срока хранения продукта

Для оценки срока хранения нового или уже известного продукта обычно проводят микробиологические анализы готового продукта на типичные микроорганизмы, вы­зывающие порчу, и на патогены при хранении в течение определенного времени при заданных температурах. Поскольку такая работа может требовать использования сто­ронних организаций, она может стоить довольно дорого, в связи с чем важно прово­дить испытания срока хранения на правильно выбранной стадии разработки продукта. Полезный трехстадийный подход к определению срока хранения описан в работе [7]:

  • Стадия I Опытное производство.
  • Стадия II Подготовка к массовому производству.
  • Стадия III Массовое производство.

Оценка срока хранения на стадии опытного производства

Весьма вероятно, что на этой стадии продукт существует лишь в виде новой идеи или маркетинговой концепции и для оценки вероятности его успеха с точки зрения вкуса/аромата, цвета, текстуры и питательных свойств он должен выпускаться в не­большом масштабе. Вероятно, что многие данные о продукте на этой стадии еще не­известны, и поэтому оценить срок хранения продукта можно лишь предварительно (рис. 10.1).

Сначала продукт может быть описан теоретически путем перечисления вероятных ингредиентов, характеристик технологического процесса и упаковки, а также требова­ний к режиму хранения. Чтобы выделить вероятные изменения качества, возможности микробиологической порчи и любые потенциальные проблемы безопасности, этот пере­чень характеристик может быть использован для оценки свойств продукта, важных для оценки срока хранения. Ингредиенты, в которых могут присутствовать микроорганиз­мы, вызывающие порчу продукта и пищевые отравления, желательно контролировать на всех стадиях изготовления продукта. Изменения количества микроорганизмов в ре­зультате каждой конкретной операции могут быть зарегистрированы и использованы10.1.1

Рис. 10.1. Определение срока хранения при опытном производстве продукта (по [7])

при оценке связанных с продуктом рисков, а также могут подсказать или помочь оценить наиболее существенные изменения, которые следует контролировать при испытаниях сроков хранения. Например, тепловая обработка может уменьшить количество микроорганизмов, а период выдерживания или введение определенного ингредиента мо­жет увеличить их количество. Даже в период опытного производства важно учиты­вать связанные с данным продуктом риски по методу НАССР (см., например, [17]).

С помощью собранных документальных данных по ингредиентам, технологическо­му процессу и упаковке следует оценить возможность загрязнения продукта микроор­ганизмами, вызывающими пищевые отравления, и их роста при хранении. Если име­ется вероятность того, что продукт содержит инфекционные патогены (например, Listeria или Salmonella) или токсичные микроорганизмы (например, Staphylococcus aureus, Bacillus cereus или Clostridia), то следует оценить их потенциальный вред. Перво­начальные указания на вероятный рост патогенов или микроорганизмов, вызывающих порчу, могут быть получены с помощью прогностических моделей (см. раздел 10.3).

Оценки срока хранения, полученные на продуктах, произведенных на стадии опыт­ного производства, в некоторой степени ограничены, так как при дальнейшей разра­ботке охлажденного продукта он сам и технология его получения еще неоднократно изменятся. Более того, маловероятно, что опытные условия совпадают с условиями реального производства.

Качество сырья, а также стандарты обработки и гигиены будут иными, чем при полномасштабном производстве, и размер партий будет значительно меньше, что при­ведет к меньшей изменчивости готового продукта. С учетом этих ограничений, дан­ные, характеризующие срок хранения по меньшей мере в течение намеченного или более короткого времени (если изменения в продукте становятся неприемлемыми для потребителя), могут быть получены путем наблюдений за продуктом, который произ­веден в масштабе опытного производства, разделен на реальные порции, упакован и хранится при 8 °С (если нет данных об иных условиях хранения).

Материал, полученный в лаборатории или при опытном производстве, не должен подвергаться широким органолептическим или микробиологическим исследовани­ям, но каждое изменение качества должно быть выявлено и описано. Перед тем как продукт можно будет пробовать, необходимо показать, что он безопасен в микробиоло­гическом плане. Основная цель исследований заключается в выявлении и описании приемлемости продукта и степени его органолептических изменений в ходе хранения. Необходимы такие исследования, которые позволяют описать характеристики про­дукта, делающие его неприемлемым для потребителя. Во многих случаях скорее всего произойдет определенное изменение качества, то есть появится критический пара­метр качества, ограничивающий срок хранения. Сочетание информации, собранной ранее и полученной в результате реальных испытаний продукта, должно дать общее представление о том, выдержит ли продукт намеченный срок хранения.

На этой стадии испытаний разработчики обычно уже существенно продвинулись в разработке продукта. Если продукт не достигает желаемого уровня качества, они дол­жны быть способны решить, можно ли, изменив технологический процесс, упаковку или рецептуру, достичь желаемого качества, а также необходимы ли повторные испы­тания на стадии опытного производства или эти изменения должны быть сделаны на этапе подготовки производства. Если изменения качества продукта неприемлемы для потребителя, то вся концепция продукта или его обработки нуждается в пересмотре. В этом случае прогностические модели могут помочь решить, повлияют ли изменения в составе продукта на срок его хранения, определяемый ростом микроорганизмов.

Оценка срока хранения при подготовке производства

Цели подготовки производства — это обеспечение увеличения объемов производства, обеспечение и подтверждение характеристик продукта, технологического процесса и рецептуры, а также обеспечение конкурентоспособности выпускаемого продукта (со­ответствие требованиям маркетинга, включая намеченный срок хранения). Выпуск продукции при подготовке серийного производства производится на опытной уста­новке или, что предпочтительнее, путем выпуска партий на производственном обо­рудовании. Когда разработка продукта завершена, его характеристики должны быть задокументированы в соответствии с требованиями любой действующей системы контроля качества, например, НАССР. Характеристики продукта (технические усло­вия) охватывают сырье, состав (рецептуру) продукта, принципы составления продук­та, его обработку, упаковку и санитарно-гигиенические условия производства. Откло­нение от этих характеристик (ТУ) могут влиять на срок хранения продукта, и поэтому он применим только к тому продукту, который выпускается в тех или иных заданных условиях. Любые изменения любого аспекта производства должны фиксироваться. На этапе подготовки производства проверка срока хранения должна быть наиболее тщательной, причем для организации его испытаний должны быть определены усло­вия хранения, система отбора проб и выполняемые анализы.

Условия хранения должны быть реальными или тщательно подобранными — так, чтобы соответствовать реальным условиям, в которых продукт будет находиться при хранении. Основное условие хранения охлажденных пищевых продуктов — это вре­менно-температурный режим. Как время, так и температура должны быть заданы так, чтобы с учетом заданных периодов времени охватывать весь диапазон температур, в котором будет находиться продукт при транспортировке — в рамках системы сбыта, в холодильных камерах или прилавках-витринах в системе розничной торговли, а также в домашних условиях у потребителей, включая транспортировку из рознич­ной торговой точки домой и хранение в домашних холодильниках.

Последовательность действия температур и соответствующие интервалы времени требуют тщательного анализа. Продукт, приобретенный в начале своего срока хране­ния, может провести большую часть своего срока годности в домашнем холодильнике при температурах, которые обычно выше допускаемых нормативными актами для роз­ничных торговых точек [22]. Точно так же влияние условий при транспортировке про­дукта из розничной торговой точки домой может быть разным в зависимости от того, в какой момент срока хранения она происходит.

В связи с вышесказанным определить все вероятные комбинации времени и темпе­ратур, влияющих на продукт, довольно сложно, и следует решить, какие варианты бу­дут наиболее характерными для нормальных условий. В работе [7] было сделано пред­положение, что в качестве основы может быть принят режим хранения продукта при температуре не ниже 8°С с выдержкой при 22 °С в течение 4 ч в самый ранний из возможных моментов продажи. По мере накопления опыта работы с продуктом и дан­ных о его поведении стандартные условия испытаний срока хранения могут быть впо­следствии пересмотрены.

Важно помнить, что срок хранения продукта будет верен только для данной партии продукта и испытанных температур. Если продукт достигает указанного срока хране­ния при испытаниях при 8 °С, то несомненно, что при более низких температурах (на­пример, при 5 °С) он выдержит более длительный срок хранения. И наоборот, если испытания срока хранения выполнены при 5 °С, а продукт хранится при более высокой температуре, то вероятно, что срок хранения будет меньше, чем ожидалось.

И. наконец, перед определением времени и температур хранения необходимо определить, соответствуют ли они потребностям покупателей. Многие предприятия роз­ничной торговли охлажденными продуктами разработали специальные требования к испытаниям срока хранения на основе знания своих систем продажи и хранения. Перед началом исследований срока хранения рекомендуется убедиться в том, что на­меченные испытания будут соответствовать и этим требованиям.

Время отбора проб

После выбора временных и температурных параметров данный режим должен быть применен к достаточному количеству продукта, чтобы сделать возможной оценку не­скольких единиц продукта несколько раз. Частота отбора проб и их объем существенно зависят от имеющегося опыта работы с данным или подобным продуктом, а также от его стабильности. Нежелательно использовать менее трех параллельных для каждого периода времени проб (предпочтительно — пять), так как это расширит возможности статистического анализа данных. Количество проб и частота их отбора зависит от на­меченного срока хранения продукта.

Рекомендуется проводить отбор проб в начале срока хранения («день 0»), в момент окончания срока хранения, и, по меньшей мере, три раза между этими моментами времени. Для продуктов с небольшим сроком хранения (2-5 сут) это может выразить­ся в ежедневном отборе проб, а при более длительном сроке хранения продукта отбор проб может выполняться реже. Для контроля «запаса» безопасности и/или качества после истечения срока хранения рекомендуется брать дополнительные пробы. Основ­ные параметры для контроля при проверке срока хранения должны быть определены на основе наблюдений, выполненных на этапах опытного производства, а также на основе оценок по методике НАССР. Для определения степени изменения продукта со време­нем необходимы органолептические оценки (см. главу 12), а также микробиологиче­ские и химические анализы (см. главы 8 и 9).

При нормальном производстве большинству основных параметров присуща неко­торая изменчивость. Важно, чтобы соответствующие пределы этих основных пара­метров были предусмотрены при испытаниях срока хранения так, чтобы продолжи­тельность срока хранения была применима ко всем возможным предельным случаям производства продукта. Чтобы такой продукт был в наличии, может оказаться необхо­димым при подготовке производства специально изготовить для испытаний срока хра­нения партию продукта, характерную для предельного случая. В некоторых случаях невозможно гарантировать присутствие микроорганизма, потенциально важного для проверки срока хранения продукта, или может оказаться высокой вероятность того, что уровень содержания данного микроорганизма существенно меняется. В таких случа­ях наилучшим решением может стать намеренное введение микроорганизма в продукт для так называемого «провокационного» (контрольного) тестирования. При использо­вании такого подхода для интерпретации результатов испытаний необходимо четко по­нимать его ограничения (см. раздел 10.5). Испытания срока хранения перед серийным производством в идеале следует повторить для нескольких партий продукта, что помо­жет выявить различия партий, выпускаемых в разные дни, и определить уровень досто­верности получаемых данных и отработанности технологии. Данные, полученные в пер­вых испытаниях, могут позволить в дальнейшем выполнять отбор проб реже.

Информация, собранная при испытаниях срока хранения, интерпретируется соглас­но рис. 10.2. Во-первых, наиболее важной характеристикой всегда должна быть безо­пасность продукта, и поэтому первый предел, который должен быть установлен, — это максимальный безопасный срок хранения продукта. Основными причинами того, что пищевые продукты становятся опасными, являются рост патогенных микроорганизмов или увеличение содержания токсинов, вырабатываемых микроорганизмами (в случае Определение сроков хранения при выпуске партий продукта в период подготовки производства

Рис. 10.2. Определение сроков хранения при выпуске партий продукта в период подготовки производства (по [7])

их присутствия). Процедуры контроля и мониторинга, используемые в методике НАССР, должны минимизировать вероятность присутствия патогенных микроорга­низмов.

Во-вторых, испытания срока хранения должны позволить определить максималь­ный срок хранения при сохранении надлежащего качества. Установление критериев и определение минимального допустимого уровня — это вопрос стратегии конкретной фирмы-изготовителя. Многие фирмы для выбора и подтверждения стандартного сро­ка хранения на основе надлежащего качества используют комплексный критерий на базе «образа товара», цены, доли рынка и уровня претензий потребителей. Изменения внешнего вида, текстуры и вкуса/аромата происходят в результате химических или биохимических реакций, изменений физической структуры и роста определенных микроорганизмов. Эти изменения могут быть оценены через подсчет количества мик­роорганизмов, значение специфических факторов, связанных с качеством (например, перекисного числа для окисленных жиров) или с помощью органолептической оцен­ки. Когда продукт перестает соответствовать стандартам или заданным требованиями маркетинга, изменения качества достигают некоторого определенного уровня. Интер­вал времени до этого момента и определяет срок годности при хранении (по качеству продукта).

После определения сроков хранения по безопасности и качеству продукта их сле­дует сравнить с указанным (планировавшимся) сроком хранения, который оба эти срока в идеале должны превосходить. Срок хранения должен быть установлен как пре­дел по безопасности или качеству — в зависимости от того, какой из них короче, одна­ко всегда предпочтительнее ограничивать срок хранения по качеству, а не по безопас­ности, так как чаще всего изменения качества можно определить по запаху, вкусу или внешнему виду, а достижение пределов безопасности но по этим характеристикам оп­ределить невозможно. Чтобы оценить безопасность продукта, следует рассмотреть ре­зультаты «провокационных» испытаний. Поскольку увеличение объемов производ­ства от опытного до полномасштабного может привести к некоторым изменениям, рекомендуется уменьшить максимальный срок хранения для обеспечения дополни­тельного «запаса» по безопасности. Если срок безопасного хранения меньше намечен­ного, необходимо либо изменить продукт, либо оценить перспективны маркетинга про­дукта с меньшим сроком хранения.

Владимир Заниздра

Основатель сайта Baker-Group.net. Более 25-ти лет опыта в кондитерском производстве. Более 20-ти лет опыта управления. Опыт в организации и проектирования производства с нуля. Сайт: baker-group.net/contacts.html Эл. почта Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Оставить комментарий

Календарь

« Декабрь 2016 »
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
      1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30 31  

Рекомендуемые материалы