การฆ่าเชื้อแบบสเตอริไลซ์ (sterilization)

หากเราต้องการเก็บอาหารไว้รับประทานให้ได้นานขึ้นโดยไม่จำเป็นต้องใส่สารปรุงแต่งใดๆเพิ่มเติมนั้น เราต้องทำการฆ่าเชื้อโรคที่เป็นตัวการทำให้อาหารบูดเน่าได้แก่ เชื้อจุลินทรีย์ต่างๆ (แบคทีเรีย ยีสต์ และ รา) ปรสิตและพยาธิ รวมไปถึงเอนไซม์ที่ย่อยสลายอาหารให้เน่าเสียอันมาจากตัวอาหารเองและจากจุลชีพต่างๆนั้นด้วย กระบวนการฆ่าเชื้อด้วยความร้อนเป็นการฆ่าเชื้อและถนอมอาหารที่นิยมใช้มาตั้งแต่อดีตถึงปัจจุบัน วิธีฆ่าเชื้อโรค ด้วยความร้อนที่ใช้ในปัจจุบันคือ การพาสเจอไรส์ (pasteurization), การสเตอริไลซ์ (Sterilization) และ ยูเอชที (UHT: Ultra High Temperature) ซึ่งจะแตกต่างกันที่ระดับของความร้อนและระยะเวลาที่ใช้ในการฆ่าเชื้อ และบางวิธีก็มีการใช้ความดันร่วมด้วย

การพาสเจอไรส์ (Pasteurization) ถูกค้นพบในปี ค.ศ.1864 โดยนักวิทยาศาสตร์ชื่อว่า หลุยส์ ปาสเตอร์ (Louis Pasteur) เป็นวิธีการฆ่าเชื้อโรคซึ่งใช้ความร้อนไม่สูงมาก (ไม่ถึง 100 oC) ในระยะเวลาเหมาะสมขึ้นกับประเภทของอาหาร เช่นนมพาสเจอไรส์จะใช้อุณหภูมิ 62.8 องศาเซลเซียส นาน 30 นาที วิธีนี้ช่วยทำลายเชื้อจุลินทรีย์อันตรายก่อโรค (pathogen) ทุกชนิดกับเอนไซม์ที่ทำให้อาหารเน่าเสีย และเพื่อควบคุมจุลินทรีย์ไม่ก่อโรคที่ทำให้อาหารเน่าเสียไม่ให้เพิ่มจำนวนจึงต้องเก็บรักษาไว้ในความเย็น และต้องบริโภคให้หมดภายใน 3 วัน – 1 สัปดาห์หลังเปิดใช้ วิธีนี้ใช้ได้กับอาหารหลายชนิดทั้งของแข็ง ของเหลว ของข้น หรือมีชิ้นเนื้อผสม ใช้ได้กับอาหารก่อนบรรจุและอาหารพร้อมภาชนะบรรจุปิดสนิท นักวิจัยระบุว่า การพาสเจอไรส์เป็นวิธีทียังคงคุณค่าของสารอาหารรวมถึงรสชาติความสดใหม่ของอาหารไว้ตามธรรมชาติ ได้ที่สุด เนื่องด้วยใช้ความร้อนไม่สูงมาก อาหารจากธรรมชาติที่ไม่ต้องปรุงแต่งใด ๆ อย่างนมหรือน้ำผลไม้ จึงนิยมฆ่าเชื้อและถนอมอาหารด้วยวิธีพาสเจอไรส์

การสเตอริไลซ์(Sterilization) เป็นการใช้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงเพื่อฆ่าเชื้อโรค แบ่งเป็น
เป็นการฆ่าเชื้อโรคอาหารที่บรรจุอยู่ในภาชนะปิดสนิท เช่น นมกระป๋องสเตอริไลซ์ ปลากระป๋อง และอาหารกระป๋องต่างๆโดยใช้ความร้อนสูงในระยะเวลานาน เพื่อฆ่าเชื้อโรคทั้งอาหาร และภาชนะบรรจุไปพร้อม ๆ กัน วิธีนี้จะฆ่าเชื้อโรคและเอนไซม์ทุกชนิดจนหมด ทำให้สามารถเก็บอาหารที่อุณหภูมิห้องได้เป็นปี แต่มีผลให้สี กลิ่น และรสของอาหารบางประเภท ไม่เหมือนเดิม เช่นนมกระป๋องสเตอริไลซ์จะมีสีออกครีมๆ และมีกลิ่นเฉพาะตัวที่เรียกว่า cook taste และน้ำผลไม้กระป๋องมีรสชาติไม่สดใหม่เหมือนธรรมชาติ
การฆ่าเชื้อด้วยความร้อนสูงในระยะเวลาสั้น หรือที่นิยมเรียกสั้นๆว่า ยูเอชที (Ultra High Temperature: UHT) โดยจะทำยูเอชทีกับเฉพาะตัวอาหาร และฆ่าเชื้อโรคภาชนะบรรจุต่างหาก ก่อนนำมาบรรจุด้วยกระบวนการปลอดเชื้อ อาหารยูเอชที สามารถเก็บที่อุณหภูมิห้องได้นานเช่นกัน จากงานวิจัยพบว่ามีผลไม่มากต่อการสูญเสียวิตามินและแร่ธาตุ แต่ความร้อนสูงจะทำให้ โปรตีนเสียสภาพ กรดอะมิโนจำเป็นบางชนิดเสื่อมสลายลงได้

หลักการ
เพื่อทำลายจุลินทรีย์ รวมทั้งสปอร์ของจุลินทรีย์ที่ทำให้อาหารเป็นอันตรายต่อผู้บริโภคและสปอร์ส่วนใหญ่ที่ทำให้อาหารเน่าเสีย ปริมาณความร้อนที่ใช้ในอุตสาหกรรมอาหารจะอยู่ในระดับที่เรียกว่า การฆ่าเชื้อเชิงการค้า (commercial sterilization) เนื่องจากมิได้ทำลายเชื้อจุลินทรีย์ทั้งหมดแบบที่ใช้ในการฆ่าเชื้อทางการแพทย์ อาหารที่ผ่านการแปรรูปในระดับการฆ่าเชื้อเชิงการค้าอาจยังมีสปอร์ของแบคทีเรียทนร้อน (thermophiles) หลงเหลืออยู่ แต่ไม่เป็นปัญหาเนื่องจากอาหารถูกเก็บรักษาที่อุณหภูมิห้องหรือต่ำกว่า 45 องศาเซลเซียส สปอร์ของแบคทีเรียทนร้อนจึงไม่งอกและเพิ่มจำนวนทำให้อาหารเน่าเสียในการฆ่าเชื้อหลังการบรรจุซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่อุตสาหกรรมขนาดกลางและขนาดย่อมสามารถทำได้ เครื่องจักรส่วนใหญ่ผลิตได้ในประเทศจึงทำให้ต้นทุนไม่สูงมากนัก

การสเตอริไรส์ หมายถึง กรรมวิธีฆ่าเชื้อด้วยความร้อนไม่ต่ำกว่า ๑๐๐ องศาเซลเซียส โดยใช้เวลาที่เหมาะสม เพื่อ
๑. ทำลายจุลินทรีย์รวมทั้งสปอร์ทุกชนิดในน้ำนม (Destruction of bacteria and spore)
๒. ทำลายเอนไซม์ทุกชนิดในน้ำนม (Inactivation of enzymes)
๓. เพื่อให้อายุการเก็บรักษาของน้ำนมยาวนานขึ้น คือเก็บได้นานอย่างน้อย ๓ เดือนในอุณหภูมิห้อง

ตัวอย่างเช่นการผลิตน้ำผลไม้สเตอริไลซ์ในโครงการส่วนพระองค์สวนจิตรลดา
วิธีปฏิบัติ
1. การบรรจุ อาหารที่ผ่านการเตรียม เช่น การทำความสะอาด การตัดแต่ง การปรุง จะถูกนำมาบรรจุในภาชนะบรรจุ เช่น กระป๋อง ขวดแก้ว โดยทั่วไปแล้วนิยมใส่อาหารส่วนที่เป็นของแข็ง และของเหลวลงไปก่อน นำเข้าเครื่องไล่อากาศ โดยให้มีช่องว่างเหนืออาหาร (headspace) อยู่ในช่วง 1/4 – 3/8 นิ้ว แต่ถ้าบรรจุในขวดแก้วปากกว้างควรมีช่องว่างเหนืออาหารประมาณ 1/2 – 1 นิ้ว
2. การไล่อากาศ การบรรจุขณะร้อนเป็นขั้นตอนหนึ่งของการไล่อากาศ เพราะอากาศร้อนจะลอยตัวออกไปและถูกแทนที่ด้วยไอน้ำเหนืออาหาร เมื่ออากาศถูกไล่ออกไป ส่วนที่อยู่เหนืออาหารในกระป๋องจะมีแต่ไอน้ำ อุณหภูมิที่จุดกึ่งกลางกระป๋องต้องไม่ต่ำกว่า 65 องศาเซลเซียส
3. การปิดผนึก ทำได้โดยใช้เครื่องปิดผนึกที่สามารถรีดฝากระป๋องให้แนบสนิทกับตัวกระป๋อง ตะเข็บของกระป๋องต้องมีความแข็งแรงเพียงพอที่จะทนแรงดันสูงในระหว่างการฆ่าเชื้อ
4. การฆ่าเชื้อ อุณหภูมิและเวลาเป็นสิ่งสำคัญในการฆ่าเชื้อเพื่อกำจัดสปอร์ของแบคทีเรียที่เป็นอันตรายและที่ทำให้เกิดการเน่าเสียในสภาพสุญญากาศ ขณะเดียวกันก็เป็นการรักษาคุณภาพของอาหารให้คงไว้ให้มากที่สุด ไม่ให้สูญเสียไปกับความร้อน อุณหภูมิและเวลาที่เหมาะสมในการฆ่าเชื้ออาหารต่างชนิดกันจะไม่เท่ากัน
5.การทำให้เย็น เมื่อครบกำหนดเวลาในการให้ความร้อนแล้ว จะต้องทำให้อาหารกระป๋องเย็นลงอย่างรวดเร็ว เพื่อป้องกันไม่ให้อาหารได้รับความร้อนนานเกินไป การลดอุณหภูมิอย่างรวดเร็วจะช่วยทำลายจุลินทรีย์ที่ทนร้อนและเจริญได้ที่อุณหภูมิสูงเพราะอุณหภูมิเปลี่ยนอย่างฉับพลัน ซึ่งทำได้โดยการใช้น้ำหรือลมเป่าจนกระป๋องมีอุณหภูมิ 40 45 องศาเซลเซียส เพื่อทำให้น้ำที่เกาะข้างกระป๋องแห้งจะได้ไม่เกิดสนิม

ภาชนะบรรจุที่นิยมใช้กับผลิตภัณฑ์อาหารที่ผ่านการแปรรูปโดยการใช้ความร้อนมีหลายชนิด ทั้งภาชนะบรรจุแข็งตัว เช่น กระป๋อง ขวดแก้ว และภาชนะบรรจุอ่อนตัว เช่น ขวดพลาสติก กล่องกระดาษ รีทอร์ทเพาช์ การใช้ขวดแก้วและภาชนะบรรจุอ่อนตัวอาจมีความยุ่งยากสำหรับผู้ประกอบการอุตสาหกรรมขนาดกลางและขนาดย่อมในระหว่างการทำให้เย็น เพราะต้องควบคุมความดันในหม้อฆ่าเชื้อให้เหมาะสมและใช้หม้อฆ่าเชื้อที่แตกต่างไปจากหม้อฆ่าเชื้อด้วยไอน้ำโดยทั่วไป ดังนั้นผู้ประกอบการอาจเลือกใช้กระป๋องโลหะเป็นบรรจุภัณฑ์สำหรับอาหารที่ต้องการฆ่าเชื้อด้วยความร้อน