Sterylizacja i pasteryzacja

Sterylizacja, jednostkowy proces technologiczny polegający na zniszczeniu wszystkich, zarówno wegetatywnych, jak i przetrwalnikowych form mikroorganizmów. Sterylizację przeprowadza się głównie metodami fizycznymi. Prawidłowo wysterylizowany materiał jest jałowy - nie zawiera żadnych żywych drobnoustrojów (także wirusów) oraz ich form przetrwalnikowych czy toksyn. Sterylizacji można dokonać mechanicznie, fizycznie, bądź chemicznie. Proces ten bywa też nazywany wyjaławianiem.
Metody sterylizacji
Wyróżnia się następujące metody wyjaławiania:
• Wyżarzanie lub spalanie
• Sterylizacja suchym gorącym powietrzem
• Sterylizacja nasyconą parą wodną pod ciśnieniem
• Sterylizacja przez sączenie
• Sterylizacja promieniowaniem
o promieniowaniem jonizującym
o promieniowaniem UV
• Sterylizacja gazami
o tlenkiem etylenu
o formaldehydem
o Ozonem
• Sterylizacja roztworami środków chemicznych
o aldehydu glutarowego
o kwasu nadoctowego
Wyżarzanie lub spalanie
Wyżarzanie przedmiotu poddawanego wyjaławianiu w płomieniu palnika powoduje spalenie komórek drobnoustrojów. Metoda ta jest stosowana tylko do drobnych przedmiotów metalowych - na przykład do sterylizacji ez stosowanych do posiewów mikrobiologicznych.
Spalanie stosujemy wówczas, gdy chcemy zniszczyć skażony materiał - na przykład odpady szpitalne.
Sterylizacja suchym gorącym powietrzem
Suche gorące powietrze powoduje utlenianie, a co za tym idzie inaktywację i degradację składników komórkowych drobnoustrojów.
Wyjaławianie suchym gorącym powietrzem prowadzi się w sterylizatorach powietrznych, stanowiących zamknięte komory z termoregulacją, stosując temperatury 160-200 C utrzymywane w czasie od dwóch godzin do kilkunastu minut. Warunki sterylizacji zależą w głównej mierze od wyjaławianego materiału i jego wytrzymałości termicznej. Materiał powinien być suchy, czysty i zabezpieczony przed ponownym skażeniem, na przykład za pomocą termoodpornej folii z tworzywa sztucznego.
Aby materiał został wyjałowiony, suche gorące powietrze musi przeniknąć do jego wnętrza - czas potrzebny na zajście tego procesu nazywany jest czasem przenikania. Gdy materiał osiągnie odpowiednią temperaturę, rozpoczyna się czas utrzymywania się, będący właściwym procesem sterylizacji. Zwykle dla bezpieczeństwa oba czasy wydłuża się o połowę. Materiał powinien być ułożony w sterylizatorze tak, by nie utrudniać dostępu gorącego powietrza.

Sterylizacja parą wodną pod ciśnieniem
Nasycona para wodna powoduje gwałtowną hydrolizę, denaturację i koagulację enzymów i struktur komórkowych. Wyjaławianie jest rezultatem zarówno wysokiej temperatury, jak i aktywności cząsteczek wody. Zwykle stosowane temperatury sięgają 108-134 C, zaś czas wyjaławiania wynosi 15-30 minut. Aby osiągnąć taką temperaturę pary, podnosi się ciśnienie o wartość od jednej atmosfery w górę. Wzrost ciśnienia o jedną atmosferę powoduje podniesienie temperatury wrzenia wody o około 10 stopni.
Wyjaławianie parą wodną przeprowadza się w autoklawach (aparatach ciśnieniowych), wyposażonych w przyrządy do pomiaru temperatury i ciśnienia oraz odpowiednie elementy zabezpieczające (zawory).
Wyjaławianie hermetycznie zamkniętych pojemników z roztworami możliwe jest dzięki temu, że doprowadzona do autoklawu nasycona para wodna oddaje im swoje ciepło utajone, ogrzewając je do własnej temperatury. Roztwór w pojemniku paruje, wytwarzając "własną" parę, która jest faktycznym czynnikiem sterylizującym.
Proces sterylizacji parą wodną składa się z następujących etapów:
• Czas nagrzewania - ciepło przenika wówczas w głąb materiału. Czas ten jest różny dla różnych obiektów, dlatego np. różne rodzaje pojemników należy wyjaławiać oddzielnie.
• Czas wyrównania temperatury - para wodna oddaje swoje ciepło utajone materiałowi aż do chwili, gdy temperatury wyrównają się i wymiana ciepła ustąpi.
• Czas wyjaławiania - właściwa sterylizacja, podczas której staramy się utrzymywać temperaturę przez stosowny okres. Zwykle dla bezpieczeństwa wydłuża się go o połowę.
• Czas schładzania autoklawu - czas od chwili przerwania ogrzewania do momentu, gdy manometr wskaże, że ciśnienie wewnątrz autoklawu jest równe atmosferycznemu.
Wyjaławianie parą wodną nie może być, rzecz jasna, stosowane do płynów niebędących układami wodnymi oraz do pustych pojemników, gdyż nie ma w nich z czego powstawać para. Uzyskane wówczas warunki sprowadzają się do podwyższenia temperatury (jak w przypadku sterylizacji suchym gorącym powietrzem). Jest ona jednak zbyt niska, by proces osiągnął wymaganą skuteczność.
W hermetycznie zamkniętych pojemnikach wytwarza się nadciśnienie, którego wielkość zależy od stopnia wypełnienia - jeśli roztwór zajmuje ponad 90% pojemości, ciśnienie może rozerwać pojemnik. Dlatego też zaleca się, by pojemnik nie był wypełniony w więcej niż 85 procentach.
Drugim istotnym zjawiskiem jest to, że płyn w pojemniku stygnie wolniej, niż komora autoklawu. Powstaje więc nadciśnienie, które grozi implozją pojemnika. Aby się przed nią ustrzec, nie należy wyjmować zawartości autoklawu tuż po jego otwarciu. Można też zastosować chłodzenie cieczą, aby temperatury wyrównywały się szybciej.
Nasyconą parą wodną możemy wyjaławiać zarówno roztwory wodne, jak i odzież ochronną, opatrunki, narzędzia. Materiały należy zabezpieczyć przed powtórnym skażeniem.
Pasteryzacja
Pasteryzacja to zapoczątkowana przez Pasteura technika sterylizacji przy pomocy odpowiednio dobranego podgrzewania produktów spożywczych, tak aby zniszczyć lub zahamować wzrost drobnoustrojów chorobotwórczych lub enzymów przy jednoczesnym zachowaniu smaku produktów i uniknięciu obniżenia ich wartości odżywczych. Głównym zadaniem pasteryzacji jest przedłużenie trwałości produktów poprzez unieszkodliwienie form wegetatywnych mikroorganizmów.
Specyficzną metodą pasteryzacji jest tyndalizacja.
Ogrzewanie do temperatury powyżej 100C nazywane jest sterylizacją.

Metody pasteryzacji
Klasyczna metoda pasteryzacji polega na ogrzewaniu produktu do temperatury powyżej 60C, jednak nie większej niż 100C. Np. typowy proces pasteryzacji mleka polega na ogrzaniu go do temperatury 100C na okres 1 minuty lub do 85C na okres 30 minut w zamkniętym urządzeniu nazywanym pasteryzatorem.
Konserwacja żywności
Produkty pasteryzowane można przechowywać przez kilka dni, po zastosowaniu hermetycznzch opakowań i pewnych zabiegów wspomagających (wekowanie, peklowanie) przydatność do spożycia wydłuża się wielokrotnie.
Produkty najczęściej poddawane pasteryzacji to :
• mleko i jego przetwory
• wino
• piwo
• przetwory owocowe jak: dżemy i marmolady , soki owocowe i warzywne
• mięso, wędliny
Pasteryzacja przez gotowanie
Słoiki wstawić do dużego garnka, na dnie którego znajdować powinna się ścierka lub papier (izolacja taka chroni słoiki przed przegrzaniem i pękaniem). Wstawione słoiki nie powinny się stykać. Można je owinąć szmatką. Następnie należy wlać wodę o temperaturze zbliżonej do temperatury słoików. Woda powinna sięgać do wysokości 1 cm poniżej pokrywek. Naczynie ze słoikami trzeba przykryć. Czas pasteryzacji liczy się od momentu gdy woda zacznie się gotować. Wówczas należy zmniejszyć ogień i trzymać przetwory w gorącej wodzie tak długo jak podano w przepisie dla danej pojemności słoika. Po zakończeniu pasteryzacji, wyjąć słoiki i dokręcić wieczka.

Pasteryzacja w piekarniku
Piekarnik należy rozgrzać do temperatury 170 C, wstawić słoiki na najniższą półkę i poczekać, aż w słoikach zaczną powstawać bąbelki. Wówczas obniżyć temperaturę do 130 C. Po pasteryzacji wyłączyć piekarnik, a słoiki pozostawić w nim jeszcze na ok. 30 minut. Dokręcić wieczka.

Czas pasteryzacji
Czas pasteryzacji zależy od kwasowości przetworu i pojemności opakowania.
Pojemność opakowania czas
pasteryzacji
Przetwory włożone do słoika na gorąco
słoik - 0,5 litra (1/2 kg) 20 minut
słoik - 1 litr (1 kg) 25 minut
Przetwory włożone do słoika na zimno
słoik - 0,5 litra (1/2 kg) 25 minut
słoik - 1 litr (1 kg) 30 minut