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Hitzekonservierung von Lebensmitteln - D-, F- und z-Werte

Kurze Definition und Beispiele für die D-, F- und z-Werte.

D-Wert:

Dezimale Reduktionszeit.
Die Zeit, die benötigt wird, um bei definierten Temperaturen die Keimzahl einer bekannten und definierten Mikroorganismenart in einem bestimmten Substrat um eine Zehnerpotenz zu reduzieren.

Beispiel:
Hefen im Traubensaft: D75°C = 25 Sekunden
Bei einer Ausgangszahl von 10.000 KBE/ml (Koloniebildenden Einheiten) ist nach einem D-Wert, also nach 25 Sekunden bei 75°C, die Keimzahl auf 1.000 KBE/ml reduziert worden.

z-Wert:

Die erforderliche Temperaturerhöhung, die nötig ist, um den D-Wert um eine Zehnerpotenz zu reduzieren. Dieser Wert ist in erster Linie von dem betrachteten Leitkeim abhängig.

Beispiel:
Hefen im Traubensaft: D75°C = Sekunden, z = 10
Bei einer Temperaturerhöhung von 75°C auf 85°C werden zur Erreichung eines D-Wertes (also um die Keimzahl auf ein Zehntel zu reduzieren) nur noch 2,5 Sekunden benötigt.

F-Wert:

Dieser Wert beschreibt den Erhitzungseffekt, also die Keimabtötungsrate. Dabei geht man von folgendem Grundwert aus:

1 F-Wert = 1 Minute bei 121°C

Die F-Werte werden durch die Integration der Kerntemperaturkurve gegen die Zeit ermittelt. Dabei ist der z-Wert für den Leitkeim maßgebend.


Vorsicht, Falle:
Wenn bei tabellierten Werten bei den Temperaturen keine Einheit angegeben ist (häufig bei Indices), dann unbedingt die Quellen der Tabelle kontrollieren! Im amerikanischen Sprachraum wird eine andere Temperaturskala (nach Fahrenheit) benutzt. Zur Umrechnung von °F auf °C kann folgende Formel benutzt werden:

t°C = 5 / 9 × ( t °F - 32 )>

Bei einem pH-Wert > 4,5 werden grundsätzlich folgende Sterilisationsparameter empfohlen:

T = 121,1°C, z = 10°C

Durch die Sterilisation sollen alle vegetativen Mikroorganismen abgetötet werden, z.B. mesophile Clostridien:

Temp (°C) D-Wert
Gruppe der Fäulnis verursachenden Clostridien, wie Clostridium sporogenes 121  0,1 - 1,5 min
Gruppe der zu Lebensmittelvergiftung führenden
Clostridien, wie Clostridium botulinum		 121 0,1 - 0,2 min

Annahme:
Vor der Sterilisation beträgt die Keimzahl 1 Spore Clostridium botulinum pro Gramm Lebensmittel. Da Clostridium botulinum ein gefährlicher Toxinbildner ist, wird das sogenannte 12-D-Konzept angewendet, um auf 10-12 Sporen pro Gramm Lebensmittel zu reduzieren, um eine ausreichende Sicherheit zu gewährleisten (für den "nur" Verderbnis erregenden Keim Clostridium sporogenes würde man ein 5-D-Konzept als ausreichend ansehen).
Im Ergebnis enthält dann jedes billionste Gramm des Lebensmittels noch eine überlebende Spore, oder bei 1000 g-Dosen noch jede milliardenste Dose. Aus diesen Werten für den Leitkeim Clostridium botulinum und den Anforderungen ergibt sich:

F = D × (log a - log b) = 0,2 × (log 1 - log 10>-12) = 0,2 × 12 = 2,4

wobei:

 
D = D-Wert für den Leitkeim
a = Anfangskeimgehalt
b = Endkeimgehalt

Bei hitzekonservierten Lebensmitteln erhitzt man im allgemeinen auf einen F-Wert von 5 - 6, um auch hitzeresistentere Sporen von Mikroorganismen sicher abzutöten, z.B. Clostridium sporogenes.

Die Entscheidung, welcher Erhitzungseffekt bzw. welcher F-Wert für ein bestimmtes Produkt mit einer angestrebten Haltbarkeit ausreichend ist, ist nicht einfach:So ist der erforderliche F-Wert von mehreren Faktoren wie z.B. aw- und pH-Wert, Nitritgehalt, Ausgangskeimgehalt und angestrebter Sicherheit abhängig. Auch das Erhitzungsverfahren (Stand- oder Rotationserhitzung), Behälterformat, Erhitzungstemperatur und Art der Wärmeübertragung beeinflussen den notwendigen F-Wert.

Ein ganz wesentlicher Faktor für die Festlegung von F-Werten ist der Ausgangskeimgehalt, je niedriger dieser liegt, desto kleiner kann der F-Wert sein. Es besteht eine enge Wechselbeziehung zwischen der Betriebs-, Personal- und Rohwarenhygiene und der Höhe des zur Haltbarmachung notwendigen F-Wertes.

Empfehlungen der NCA (National canning Association) zur Pasteurisation von Obst- und Sauerkonserven

Bezugstemperaturen:

z=16°F / T=200°F bzw. z=8,9°C / T=93°C

pH = 4,5 - 4,3 F0 = 20
pH = 4,3 - 3,9 F0 = 10
pH < 3,9 F0 = 1

 

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