INTERNET LIBRARY MAKANAN KUDEN
KUMPULAN 02: PEMPROSESAN MAKANAN
SIRI KHAS TEKNOLOGI RETORT
PM-11I
HEAT PENETRATION, BAGAIMANA HABA SAMPAI KE COLD SPOT?
Subtajuk: Memahami bagaimana haba bergerak dari persekitaran retort ke dalam makanan, bagaimana lokasi paling lambat menerima haba dikenal pasti dan mengapa sejarah suhu di kawasan tersebut menjadi asas penting dalam pembangunan proses retort yang selamat.
PENGENALAN
Dalam PM-11H, kita telah memahami bahawa scheduled process bukan sekadar satu pasangan masa dan suhu. Proses perlu dibangunkan untuk produk, pembungkusan dan sistem retort tertentu berdasarkan keadaan yang telah dikenal pasti dan dikawal.
PM-11I membawa kita satu lapisan lebih dalam dengan menjawab persoalan yang sangat penting, iaitu apabila retort sudah mencapai suhu proses, bagaimana kita mengetahui bahawa haba benar-benar telah sampai ke bahagian makanan yang paling lambat dipanaskan?
Jawapannya tidak boleh diperoleh dengan melihat paparan suhu retort sahaja.
FDA membezakan heat penetration daripada temperature distribution. Heat penetration mengukur kadar pemanasan makanan di dalam bekas, manakala temperature distribution menilai keadaan pemanasan di dalam sistem retort. Dalam kajian heat penetration, alat pengukur suhu ditempatkan di dalam produk untuk mengukur perubahan suhu makanan mengikut masa.
Perbezaan ini sangat penting. Retort mungkin telah mencapai suhu proses yang ditetapkan, tetapi bahagian tertentu di dalam makanan masih berada pada suhu yang jauh lebih rendah. Makanan memerlukan masa untuk menerima tenaga haba daripada persekitaran retort dan memindahkan tenaga tersebut ke bahagian dalam produk.
Bahagian yang paling lambat menerima haba dikenali secara umum sebagai cold spot atau slowest-heating zone. FDA menyatakan bahawa kajian heat penetration perlu mengenal pasti bukan sahaja bekas yang paling lambat dipanaskan, tetapi juga kawasan paling lambat dipanaskan di dalam sesuatu bekas.
Maka prinsip utama PM-11I ialah bahawa suhu retort memberitahu kita keadaan persekitaran pemprosesan, manakala heat penetration memberitahu kita apa yang sebenarnya berlaku di dalam makanan.
1. APAKAH HEAT PENETRATION?
Heat penetration ialah kajian tentang bagaimana suhu di dalam sesuatu produk makanan berubah mengikut masa apabila produk tersebut menjalani pemprosesan haba.
Canadian Food Inspection Agency menerangkan bahawa tujuan kajian heat penetration ialah menentukan tingkah laku pemanasan dan penyejukan bagi gabungan produk dan pembungkusan dalam sistem retort tertentu untuk membantu penetapan proses haba yang selamat serta penilaian penyimpangan proses.
Perkataan gabungan produk dan pembungkusan sangat penting.
Kita bukan sekadar mengkaji mesin retort. Kita sedang mengkaji bagaimana produk tertentu di dalam bekas tertentu bertindak balas apabila terdedah kepada keadaan retort tertentu.
Satu produk yang cair di dalam pouch nipis mungkin menerima haba dengan cara yang berbeza daripada produk pekat yang mengandungi ketulan makanan di dalam tin.
Oleh sebab itu, data heat penetration tidak boleh dipisahkan daripada identiti produk, formulasi, pembungkusan dan keadaan proses yang digunakan semasa kajian.
2. DARI MANA HABA DATANG?
Semasa proses retort, tenaga haba datang daripada medium pemanasan yang digunakan oleh sistem retort.
Medium tersebut boleh berupa wap, air panas, campuran wap dan udara atau sistem lain bergantung pada jenis retort.
Tenaga haba mula-mula perlu sampai ke permukaan bekas. Kemudian tenaga tersebut bergerak melalui bahan pembungkusan sebelum memasuki makanan.
Selepas memasuki makanan, haba terus bergerak daripada kawasan yang lebih panas kepada kawasan yang lebih sejuk.
Secara konsep, perjalanan haba boleh difahami sebagai pergerakan tenaga daripada medium pemanasan kepada permukaan pembungkusan, kemudian melalui pembungkusan kepada lapisan luar makanan dan seterusnya menuju bahagian dalaman produk yang lebih sejuk.
PM-11C telah menerangkan asas sains pemindahan haba. Dalam PM-11I, perhatian kita bukan lagi kepada definisi haba, konduksi atau perolakan secara umum, tetapi kepada bagaimana mekanisme tersebut menghasilkan sejarah suhu sebenar di dalam produk retort.
3. MENGAPA SUHU MAKANAN TIDAK TERUS SAMA DENGAN SUHU RETORT?
Bayangkan pouch kari pada suhu awal 40°C dimasukkan ke dalam retort.
Selepas retort mencapai suhu proses yang ditetapkan, bahagian luar pouch menerima keadaan pemanasan tersebut terlebih dahulu. Bahagian makanan yang berdekatan dengan permukaan mula meningkat suhunya. Bahagian yang lebih jauh dari permukaan mengambil masa lebih lama.
Maka pada sesuatu masa, retort mungkin berada pada suhu proses yang ditetapkan sedangkan bahagian dalaman makanan masih belum mencapai suhu yang sama.
Fenomena ini berlaku kerana pemindahan haba memerlukan masa.
Makanan mempunyai jisim, komposisi, sifat termofizik dan struktur tertentu. Semua ciri tersebut mempengaruhi kadar penerimaan dan pergerakan haba.
Oleh sebab itu, suhu retort dan suhu produk ialah dua perkara yang berbeza. Kesilapan memahami perkara ini boleh menyebabkan seseorang menganggap bahawa makanan telah menerima rawatan haba tertentu hanya kerana paparan mesin menunjukkan suhu tersebut.
4. APAKAH TEMPERATURE HISTORY?
Dalam kajian heat penetration, kita tidak hanya mahu mengetahui suhu produk pada satu masa.
Kita mahu mengetahui bagaimana suhu berubah sepanjang proses.
Data ini dikenali sebagai sejarah suhu atau temperature history.
Bayangkan sensor di dalam produk merekodkan suhu secara berterusan. Pada permulaan proses, suhu mungkin rendah. Kemudian suhu meningkat secara beransur-ansur apabila haba menembusi makanan. Selepas pemanasan tamat dan penyejukan bermula, suhu produk pula menurun.
Apabila suhu diplotkan terhadap masa, kita memperoleh lengkung pemanasan dan penyejukan.
Lengkung inilah yang memberikan maklumat jauh lebih bermakna daripada satu bacaan suhu tunggal.
Nilai lethality juga berkaitan dengan keseluruhan sejarah suhu, bukan hanya suhu tertinggi yang pernah dicapai oleh produk. Konsep nilai F telah diterangkan dalam PM-11E dan tidak perlu diulang di sini.
5. APAKAH COLD SPOT?
Dalam konteks heat penetration, cold spot ialah kawasan di dalam produk yang menerima pemanasan paling perlahan atau menunjukkan tindak balas suhu paling lambat di bawah keadaan yang dikaji.
FDA menggunakan istilah slowest-heating zone dan menyatakan bahawa lokasi ini perlu dikenal pasti sebelum atau semasa pembangunan kajian heat penetration.
Istilah cold spot kadang-kadang boleh mengelirukan kerana ia tidak semestinya bermaksud kawasan tersebut sentiasa paling sejuk pada setiap saat.
Perkara yang lebih penting dalam pembangunan proses ialah kawasan yang mempunyai tingkah laku pemanasan paling kritikal dari sudut pencapaian proses haba.
Lokasi tersebut penting kerana proses perlu cukup untuk bahagian produk yang paling sukar menerima haba, bukan sekadar bahagian yang mudah dipanaskan.
PM-11K akan membincangkan cold spot secara khusus dan lebih mendalam. Dalam PM-11I, kita hanya perlu memahami peranannya sebagai lokasi penting bagi pengukuran heat penetration.
6. ADAKAH COLD SPOT SENTIASA BERADA TEPAT DI TENGAH?
Tidak semestinya.
Inilah satu kesilapan yang sangat mudah berlaku.
Bagi sesetengah sistem yang dipanaskan terutamanya melalui konduksi, kawasan paling lambat dipanaskan mungkin berada berhampiran pusat geometri produk. Namun, bagi produk yang mengalami perolakan atau gabungan mekanisme pemindahan haba, lokasi paling lambat dipanaskan boleh berubah.
FDA menegaskan bahawa kawasan paling lambat dipanaskan perlu dikenal pasti melalui kajian, dan kadangkala kajian awal khusus untuk menentukan cold spot diperlukan sebelum ujian heat penetration sebenar dijalankan.
CFIA juga menyatakan bahawa penentuan lokasi cold spot adalah kritikal kepada penetapan proses.
Maka memasang sensor di tengah bekas hanya kerana “tengah mesti paling sejuk” bukan pendekatan saintifik yang mencukupi.
Lokasi sensor perlu mempunyai asas.
7. BAGAIMANA MEKANISME PEMINDAHAN HABA MEMPENGARUHI COLD SPOT?
Produk makanan tidak semuanya menerima haba dengan cara yang sama.
Produk yang sangat pekat atau mempunyai struktur pepejal biasanya menunjukkan sumbangan konduksi yang lebih besar. Haba bergerak secara beransur-ansur dari lapisan yang lebih panas kepada lapisan yang lebih sejuk.
Produk cecair pula boleh mengalami pergerakan bendalir akibat perbezaan ketumpatan. Pergerakan ini menghasilkan perolakan yang boleh mempercepatkan pengagihan haba di dalam produk.
Sesetengah produk mempunyai tingkah laku campuran. Contohnya, kuah mungkin mengalami perolakan tetapi ketulan makanan menerima haba melalui mekanisme yang berbeza.
Kajian semakan saintifik terkini mengenai retort juga menekankan bahawa makanan boleh terdiri daripada campuran pepejal dan cecair yang bergerak, sementara makanan berasaskan kanji atau protein boleh mengalami perubahan sifat reologi semasa pemanasan.
Maka mekanisme pemindahan haba bukan label kekal yang boleh diberikan hanya berdasarkan nama makanan.
Produk sebenar perlu dikaji.
8. MENGAPA KELIKATAN PENTING?
Kelikatan menerangkan rintangan sesuatu bendalir terhadap aliran.
Apabila produk lebih cair, pergerakan dalaman biasanya lebih mudah berlaku. Apabila produk menjadi lebih pekat, pergerakan tersebut boleh berkurang dan pemindahan haba mungkin menjadi lebih perlahan.
Namun, keadaan sebenar boleh menjadi lebih kompleks kerana sesetengah produk berubah kelikatan semasa dipanaskan.
Sos yang kelihatan pekat pada suhu bilik mungkin menjadi lebih cair apabila suhu meningkat. Produk berkanji pula boleh mengalami perubahan struktur semasa pemanasan.
FDA menyenaraikan kelikatan sebagai salah satu faktor produk yang boleh mempengaruhi keputusan kajian heat penetration.
Ini menjelaskan mengapa perubahan formulasi yang menjadikan sos lebih pekat tidak sepatutnya dianggap sebagai perubahan sensori sahaja apabila proses haba telah dibangunkan.
9. MENGAPA SAIZ PARTIKEL PENTING?
Bayangkan dua pouch mengandungi kuah yang sama.
Pouch pertama mempunyai ketulan daging kecil, manakala pouch kedua mempunyai ketulan yang jauh lebih besar.
Bahagian pusat ketulan yang besar mempunyai laluan pemindahan haba yang lebih panjang daripada pusat ketulan kecil.
FDA memasukkan saiz partikel sebagai salah satu faktor yang boleh mempengaruhi heat penetration.
Oleh sebab itu, saiz maksimum partikel boleh menjadi parameter penting dalam pembangunan produk dan scheduled process.
Perincian tentang kesan saiz, bentuk dan kelikatan terhadap proses akan dihuraikan secara khusus dalam PM-11O. Dalam artikel ini, perkara penting ialah memahami bahawa perubahan ciri tersebut boleh mengubah lengkung heat penetration.
10. BERAT PENGISIAN JUGA BOLEH MENGUBAH PEMANASAN
Lebih banyak produk di dalam sesuatu bekas boleh mengubah jisim makanan yang perlu dipanaskan dan geometri isi di dalam bekas.
FDA menyenaraikan fill weight sebagai antara faktor produk yang boleh mempengaruhi heat penetration.
Ini menjelaskan mengapa berat pengisian bukan sekadar isu ekonomi atau pematuhan label.
Jika kajian proses dilakukan pada keadaan tertentu, pengeluaran perlu memastikan keadaan sebenar tidak berubah ke arah yang menghasilkan pemanasan lebih perlahan daripada keadaan kajian.
Oleh sebab itu, kajian heat penetration perlu direka untuk mewakili keadaan komersial yang relevan dan mengambil kira keadaan yang boleh menghasilkan pemanasan paling mencabar.
11. KETEBALAN RETORT POUCH SANGAT PENTING
Bagi retort pouch, berat sahaja tidak menceritakan keseluruhan keadaan.
Dua pouch yang mempunyai berat sama boleh mempunyai ketebalan isi yang berbeza jika cara produk disusun atau bentuk pouch berubah.
CFIA menyatakan bahawa ketebalan maksimum pakej fleksibel mempunyai hubungan langsung dengan sejarah suhu cold spot dan bahawa pouch yang lebih tebal memanas dengan lebih perlahan. Oleh itu, kajian heat penetration patut dilakukan pada ketebalan maksimum yang ditetapkan.
Ini mempunyai implikasi praktikal yang besar.
Jika pekerja menyusun pouch sehingga produk terkumpul tebal pada satu bahagian, tingkah laku pemanasan boleh berubah.
Bagi produk pouch, mengawal profil fizikal selepas pengisian boleh menjadi sebahagian daripada kawalan proses.
12. ORIENTASI BEKAS BOLEH MEMPENGARUHI HEAT PENETRATION
Bekas boleh diletakkan secara mendatar, menegak atau dalam orientasi tertentu bergantung pada sistem retort.
Orientasi boleh mempengaruhi kedudukan headspace, pergerakan bendalir dan laluan pemindahan haba.
CFIA menyatakan bahawa orientasi bekas boleh menjadi faktor kritikal bagi sesetengah gabungan produk dan pembungkusan.
Oleh sebab itu, jika kajian heat penetration dilakukan menggunakan pouch secara mendatar, pengeluaran tidak sepatutnya mengubah orientasi secara sewenang-wenangnya tanpa menilai kesannya apabila orientasi tersebut dikenal pasti sebagai penting.
Sekali lagi, prinsipnya sama. Keadaan kajian perlu mewakili keadaan pengeluaran.
13. UDARA YANG TERPERANGKAP BOLEH MEMBERI KESAN
Dalam pouch fleksibel dan bekas separa tegar, gas baki atau udara yang terperangkap boleh mempengaruhi tingkah laku pembungkusan semasa pemanasan.
CFIA menerangkan bahawa gas terperangkap boleh membentuk lapisan penebat, mengubah lokasi cold spot dan mengurangkan kadar pemanasan.
FDA turut menyatakan bahawa udara baki berlebihan dalam pouch fleksibel boleh mengurangkan heat penetration ke cold spot selain meningkatkan tekanan terhadap kawasan seal semasa retort.
Maka kawalan vakum atau gas baki dalam pembungkusan tertentu bukan sekadar isu penampilan pouch.
Ia boleh berkait dengan integriti pembungkusan dan pemindahan haba.
14. SUHU AWAL PRODUK MEMPENGARUHI SEJARAH PEMANASAN
Produk yang bermula pada suhu 20°C tidak mempunyai sejarah pemanasan yang sama dengan produk yang bermula pada 60°C.
Semakin rendah suhu awal, semakin besar kenaikan suhu yang diperlukan sebelum produk mencapai keadaan pemanasan yang lebih tinggi.
CFIA menyatakan bahawa suhu pengisian perlu dikawal kerana ia mempengaruhi suhu awal dan boleh mempengaruhi parameter heat penetration.
PM-11H telah menerangkan mengapa suhu awal boleh menjadi faktor kritikal dalam scheduled process.
Dalam PM-11I, kita melihat sebab fizikalnya. Suhu awal mempengaruhi bentuk lengkung pemanasan produk.
15. JENIS RETORT BOLEH MEMPENGARUHI KADAR PEMANASAN
Sistem retort yang berlainan menggunakan kaedah penghantaran haba yang berbeza.
CFIA menyatakan bahawa jenis sistem retort boleh mempunyai pengaruh yang ketara terhadap kadar pemanasan produk dan keputusan kajian perlu dilaporkan bersama jenis retort serta keadaan semasa ujian.
Ini bermaksud data heat penetration tidak sepatutnya dipisahkan daripada sistem retort yang digunakan untuk menghasilkan data tersebut.
Jika produk dipindahkan daripada satu jenis retort kepada jenis lain, persoalan bukan sekadar sama ada kedua-duanya boleh mencapai suhu proses yang sama.
Persoalan yang lebih penting ialah sama ada gabungan produk, pembungkusan dan sistem baharu menghasilkan sejarah pemanasan yang masih sesuai.
Jenis retort akan dibincangkan secara khusus dalam PM-11L.
16. BAGAIMANA HEAT PENETRATION STUDY DILAKUKAN?
Secara prinsip, alat pengukur suhu seperti termokopel atau peranti pengukuran lain ditempatkan pada lokasi yang telah ditentukan di dalam produk.
FDA menerangkan bahawa termokopel atau alat pengukur suhu lain dimasukkan ke dalam bekas untuk mengukur kadar pemanasan produk.
Kajian bukan sekadar memasukkan satu sensor ke dalam satu pouch dan menjalankan retort sekali.
Reka bentuk kajian perlu mengambil kira variasi yang dijangka berlaku semasa pengeluaran komersial. FDA menyatakan bahawa ujian heat penetration perlu meliputi pemboleh ubah yang dijangka berlaku dalam operasi komersial.
CFIA pula menekankan bahawa bilangan bekas ujian dan bilangan ulangan kajian perlu mencukupi untuk mengambil kira variasi statistik serta keadaan produk, pembungkusan dan proses yang mempengaruhi kadar pemanasan.
Oleh sebab itu, kajian profesional memerlukan reka bentuk eksperimen yang dirancang.
17. SENSOR PERLU BERADA DI TEMPAT YANG BETUL
Kualiti alat sahaja tidak mencukupi.
Jika sensor diletakkan di lokasi yang salah, data yang sangat tepat masih boleh memberikan jawapan kepada soalan yang salah.
Bayangkan cold spot sebenar berada beberapa sentimeter daripada sensor. Sensor mungkin menunjukkan suhu yang lebih tinggi daripada kawasan paling lambat dipanaskan.
Kita kemudian boleh membuat kesimpulan bahawa produk menerima haba yang mencukupi sedangkan kawasan kritikal sebenarnya menerima kurang haba.
CFIA menekankan bahawa lokasi cold spot adalah kritikal kepada penetapan proses dan bagi pakej fleksibel, kedudukan junction termokopel perlu diperiksa selepas pemprosesan kerana pergerakan sensor boleh menyebabkan data tidak boleh dipercayai.
Maka pemasangan sensor ialah sebahagian daripada metodologi saintifik, bukan kerja mekanikal semata-mata.
18. ALAT PENGUKUR SUHU PERLU DIKALIBRASI
Kajian heat penetration menghasilkan data yang digunakan untuk keputusan keselamatan.
Oleh itu, alat pengukuran perlu boleh dipercayai.
Kajian semakan mengenai teknologi retort yang merujuk protokol IFTPS menyatakan bahawa peranti pengukuran suhu seperti termokopel dan data logger perlu mempunyai ketepatan yang sesuai serta diperiksa dan dikalibrasi sebelum eksperimen dalam keadaan yang berkaitan dengan proses.
Sensor yang membaca satu darjah lebih tinggi daripada suhu sebenar boleh memberikan gambaran bahawa produk menerima lebih banyak haba daripada keadaan sebenar.
Oleh sebab itu, kalibrasi bukan aktiviti dokumentasi semata-mata.
Ia menentukan sama ada data kajian boleh dipercayai.
19. SATU BEKAS TIDAK MENCUKUPI UNTUK MEMAHAMI VARIASI
Pengeluaran makanan mempunyai variasi.
Berat pengisian boleh berubah sedikit. Partikel tidak semuanya sama. Kedudukan produk dalam retort boleh berbeza. Suhu awal boleh mempunyai julat tertentu. Bahan mentah juga mempunyai variasi semula jadi.
Jika kajian hanya menggunakan satu bekas, kita mungkin mengukur bekas yang kebetulan memanas lebih cepat daripada kebanyakan produk komersial.
Atas sebab itu, kajian heat penetration perlu direka untuk mengenal pasti tindak balas yang konservatif dan mewakili keadaan pengeluaran yang mencabar. CFIA menerangkan bahawa tujuan reka bentuk kajian ialah mengenal pasti tindak balas suhu worst case yang dijangka berlaku dalam pengeluaran komersial berdasarkan produk, pembungkusan dan proses.
Dalam bahasa mudah, kita tidak mahu proses dibangunkan berdasarkan sampel yang kebetulan paling mudah dipanaskan.
20. APAKAH WORST-CASE CONDITION?
Worst-case condition bukan bermaksud kita sengaja menghasilkan produk yang rosak.
Ia bermaksud kajian mengambil kira keadaan yang masih dibenarkan oleh spesifikasi tetapi berpotensi menghasilkan pemanasan paling perlahan.
Jika berat maksimum yang dibenarkan menghasilkan pemanasan lebih perlahan, keadaan tersebut mungkin relevan.
Jika kelikatan maksimum melambatkan pemindahan haba, keadaan itu mungkin perlu dikaji.
Jika ketebalan maksimum pouch menghasilkan pemanasan paling lambat, keadaan tersebut penting.
CFIA secara jelas menyatakan bahawa matlamat kajian ialah mengenal pasti tindak balas suhu terburuk yang dijangka berlaku dalam pengeluaran komersial.
Konsep ini penting kerana proses komersial perlu melindungi produk yang berada pada keadaan paling mencabar dalam julat pengeluaran yang dibenarkan, bukan hanya produk purata.
21. APAKAH HEATING CURVE?
Apabila suhu cold spot diplotkan terhadap masa, kita memperoleh lengkung pemanasan.
Pada permulaan, suhu produk mungkin meningkat perlahan. Kemudian kadar kenaikan boleh berubah apabila keadaan dalaman produk berubah.
Bentuk lengkung tersebut memberikan maklumat mengenai bagaimana produk menerima haba.
Produk yang dipanaskan terutamanya melalui konduksi boleh menunjukkan corak berbeza daripada produk yang mempunyai perolakan yang kuat.
Sesetengah produk juga boleh menunjukkan perubahan mekanisme semasa pemanasan apabila kelikatan, struktur atau keadaan fizikalnya berubah.
Analisis lengkung pemanasan membantu pakar pemprosesan haba memahami sifat produk dan membangunkan proses yang sesuai.
22. APAKAH THERMAL LAG?
Thermal lag secara mudah merujuk kepada kelewatan tindak balas suhu produk berbanding perubahan suhu persekitaran pemanasan.
Apabila retort memanas, suhu produk tidak mengikutinya secara serta-merta.
Produk mempunyai kelewatan kerana tenaga perlu bergerak melalui pembungkusan dan makanan.
Semakin lambat produk menerima dan memindahkan haba, semakin ketara kelewatan tersebut.
Konsep ini membantu menerangkan mengapa retort boleh berada pada suhu proses sedangkan cold spot masih jauh lebih sejuk.
Thermal lag bukan kegagalan mesin. Ia merupakan sebahagian daripada fenomena pemindahan haba yang perlu difahami dan diambil kira semasa pembangunan proses.
23. APAKAH BROKEN HEATING CURVE?
Sesetengah makanan tidak mempunyai satu mekanisme pemanasan yang kekal sepanjang proses.
Contohnya, produk mungkin bermula sebagai sistem yang sangat pekat, kemudian menjadi lebih cair apabila dipanaskan. Produk lain mungkin mengalami gelatinisasi kanji atau perubahan struktur protein.
Apabila sifat fizikal berubah, kadar pemindahan haba juga boleh berubah.
CFIA menyebut bahawa suhu pengisian boleh menjadi faktor penting terutama bagi produk yang menunjukkan broken heating behaviour.
Fenomena ini menunjukkan mengapa pengelasan mudah kepada “produk konduksi” atau “produk perolakan” kadangkala tidak cukup untuk menerangkan keseluruhan proses.
Produk makanan ialah sistem dinamik.
24. HEAT PENETRATION DAN COOLING
Kajian heat penetration tidak semestinya berhenti apabila pemanasan dihentikan.
Produk mempunyai tenaga haba tersimpan dan suhu dalaman tidak jatuh serta-merta apabila medium penyejukan dimasukkan.
CFIA menerangkan kajian heat penetration sebagai penilaian tingkah laku pemanasan dan penyejukan produk dan turut mentakrifkan cooling time sebagai masa selepas medium penyejukan diperkenalkan sehingga suhu dalaman turun ke nilai yang ditetapkan.
Ini penting kerana lethality boleh terus terkumpul pada awal fasa penyejukan ketika produk masih panas.
Namun, penyejukan juga mempunyai isu keselamatan dan integriti pembungkusan yang tersendiri. Perkara tersebut akan dihuraikan dalam PM-11T.
25. HEAT PENETRATION BUKAN TEMPERATURE DISTRIBUTION
Dua istilah ini perlu dibezakan dengan jelas.
Heat penetration bertanya bagaimana produk menerima haba.
Temperature distribution bertanya bagaimana sistem retort menyediakan dan mengagihkan keadaan pemanasan.
FDA menyatakan bahawa heat penetration mengukur kadar pemanasan makanan menggunakan sensor di dalam bekas, manakala kajian temperature distribution digunakan untuk menilai kecukupan pengagihan suhu dalam retort. FDA juga memberi amaran bahawa menggunakan ujian heat penetration sebagai pengganti kajian temperature distribution bukan pendekatan yang diterima untuk tujuan tersebut.
Kedua-dua kajian saling melengkapi tetapi menjawab soalan yang berbeza.
PM-11J akan membincangkan heat distribution atau temperature distribution secara khusus.
26. MENGAPA TEMPERATURE DISTRIBUTION PERLU DIFAHAMI SEBELUM HEAT PENETRATION?
Bayangkan kita menjalankan kajian heat penetration tetapi retort sendiri mempunyai pengagihan suhu yang tidak seragam.
Kita mungkin tidak mengetahui sama ada pemanasan perlahan berpunca daripada sifat produk atau kerana lokasi tertentu di dalam retort menerima keadaan pemanasan yang lebih lemah.
CFIA menyatakan bahawa penilaian terhadap keseragaman suhu dan pemindahan haba retort sepatutnya telah dilakukan sebelum kajian heat penetration.
Ini menunjukkan susunan logik pembangunan proses.
Kita perlu memahami dahulu bahawa peralatan mampu menyediakan keadaan pemanasan yang sesuai. Selepas itu, kita boleh mengkaji bagaimana produk bertindak balas terhadap keadaan tersebut.
27. APA YANG DILAKUKAN DENGAN DATA HEAT PENETRATION?
Data heat penetration bukan dikumpulkan untuk menghasilkan graf yang cantik.
Data tersebut digunakan bersama maklumat lain untuk membangunkan dan menilai proses haba.
FDA menerangkan bahawa maklumat daripada kajian heat penetration digunakan bersama data seperti ketahanan haba mikroorganisma yang relevan dan faktor lain untuk mengira proses teoritikal yang sesuai.
Dalam amalan moden, data suhu terhadap masa boleh digunakan untuk menilai lethality yang diterima pada lokasi kritikal dan membantu processing authority menetapkan scheduled process.
Namun, data tersebut perlu dibaca dalam konteks keadaan kajian.
Graf tanpa maklumat mengenai formulasi, berat, pembungkusan, sensor, retort dan keadaan proses tidak memberikan gambaran lengkap.
28. HEAT PENETRATION TIDAK BOLEH DIPINJAM DARIPADA PRODUK LAIN
Bayangkan dua pengusaha menghasilkan kari ayam.
Pengusaha A telah menjalankan kajian heat penetration.
Pengusaha B menggunakan pouch yang kelihatan sama lalu mahu menggunakan data A.
Pendekatan itu tidak boleh dianggap sah secara automatik.
Formulasi mungkin berbeza. Kelikatan mungkin berbeza. Berat pengisian mungkin berbeza. Saiz ketulan mungkin berbeza. Udara baki mungkin berbeza. Ketebalan pouch selepas pengisian mungkin berbeza. Sistem retort juga mungkin berbeza.
FDA menegaskan bahawa kajian perlu meliputi pemboleh ubah yang dijangka dalam operasi komersial produk yang sedang diproses.
Oleh sebab itu, data daripada produk lain boleh membantu pembelajaran, tetapi tidak boleh terus menjadi bukti untuk produk sendiri.
29. APA YANG BERLAKU JIKA FORMULASI BERUBAH?
Selepas kajian selesai, bahagian R&D mungkin mahu menambah kanji untuk menjadikan kuah lebih pekat.
Perubahan ini mungkin mengubah kelikatan dan seterusnya mengubah heat penetration.
Jika saiz partikel dibesarkan, kesannya juga mungkin berubah.
Jika berat pengisian ditambah, keadaan pemanasan mungkin berubah.
Oleh sebab itu, perubahan produk selepas kajian perlu dinilai untuk menentukan sama ada data heat penetration asal masih mewakili keadaan baharu.
Inilah hubungan antara heat penetration dan konsep change control yang telah disentuh dalam PM-11H.
30. CONTOH PRAKTIKAL: KARI AYAM DALAM POUCH
Bayangkan pouch kari ayam 250 gram diproses dalam retort.
Kuah menerima haba daripada permukaan pouch. Jika kuah cukup cair, pergerakan dalaman boleh membantu pemindahan haba. Ketulan ayam pula mempunyai struktur pepejal dan pusat ketulan memerlukan masa untuk dipanaskan.
Sekarang bayangkan formulasi diubah dengan menambah pemekat dan saiz ketulan ayam juga dibesarkan.
Produk masih dipanggil “kari ayam 250 gram”, tetapi tingkah laku pemanasannya mungkin telah berubah.
Contoh ini menunjukkan mengapa nama produk dan berat bersih sahaja tidak mencukupi untuk meramalkan heat penetration.
31. CONTOH PRAKTIKAL: SAMBAL PEKAT
Sambal ialah contoh yang sangat berguna untuk usahawan Malaysia.
Sambal boleh mempunyai kandungan minyak, air, cili, bawang, gula, ikan bilis dan bahan lain dalam nisbah yang sangat berbeza.
Sambal yang sangat pekat mungkin mempunyai pergerakan dalaman yang terhad berbanding sos yang lebih cair.
Jika formulasi berubah daripada sambal yang agak cair kepada sambal sangat pekat, sejarah pemanasan cold spot boleh berubah.
Maka ayat seperti “sambal saya sama macam sambal itu” tidak mempunyai nilai saintifik yang cukup untuk menetapkan proses.
Produk perlu dinilai berdasarkan sifat sebenar.
32. CONTOH PRAKTIKAL: POUCH TERLALU TEBAL
Sebuah syarikat menetapkan berat pouch 300 gram.
Semasa pembangunan proses, pouch diratakan kepada ketebalan tertentu.
Dalam pengeluaran sebenar, pekerja tidak meratakan pouch secara konsisten. Sebahagian produk berkumpul di tengah dan pouch menjadi lebih tebal.
CFIA menyatakan bahawa ketebalan maksimum pouch berkait secara langsung dengan sejarah suhu cold spot dan pouch yang lebih tebal memanas lebih perlahan.
Maka berat 300 gram yang sama tidak semestinya menghasilkan keadaan pemanasan yang sama jika geometri produk berubah.
Ini ialah contoh yang sangat praktikal tentang mengapa spesifikasi fizikal pembungkusan perlu dikawal.
33. CONTOH PRAKTIKAL: SENSOR BERGERAK
Satu termokopel dipasang pada lokasi yang dipercayai sebagai cold spot.
Semasa pemprosesan, sensor bergerak akibat tekanan, pengembangan pouch atau pergerakan produk.
Selepas proses, sensor sebenarnya berada lebih dekat kepada permukaan yang lebih panas.
Data mungkin kelihatan sangat baik, tetapi ia tidak lagi mewakili lokasi yang hendak diukur.
CFIA secara khusus mengesyorkan pemeriksaan teliti terhadap pouch selepas pemprosesan untuk memastikan kedudukan junction termokopel, kerana perubahan lokasi boleh menjadikan data tidak boleh dipercayai.
Pelajaran di sini ialah bahawa data yang banyak tidak semestinya data yang betul.
34. CONTOH PRAKTIKAL: PINDAH KE OEM BAHARU
Usahawan membangunkan produk dengan OEM A dan memperoleh proses berdasarkan retort tertentu.
Kemudian usahawan berpindah kepada OEM B yang menggunakan sistem retort berlainan.
Walaupun OEM B menggunakan suhu proses yang sama, tingkah laku sistem boleh berbeza.
CFIA menyatakan bahawa jenis sistem retort boleh mempunyai pengaruh ketara terhadap kadar pemanasan produk, sementara FDA menegaskan bahawa kajian proses perlu mempertimbangkan peralatan dan prosedur yang mempengaruhi heat penetration.
Oleh sebab itu, perpindahan OEM perlu dilihat sebagai perubahan teknikal, bukan sekadar perubahan pembekal.
35. APA YANG USAHAWAN PERLU FAHAM TENTANG LAPORAN HEAT PENETRATION?
Usahawan tidak semestinya perlu melakukan sendiri analisis matematik kompleks.
Namun, usahawan patut memahami apa yang diwakili oleh laporan.
Laporan sepatutnya dapat dikaitkan dengan produk tertentu, formulasi atau spesifikasi yang relevan, jenis dan saiz bekas, berat pengisian, keadaan produk, sistem retort, kedudukan sensor, parameter proses serta faktor kritikal yang dikaji.
FDA menyatakan bahawa rekod pembangunan proses seperti data heat penetration dan temperature distribution menjadi asas kepada scheduled process, walaupun data terperinci tersebut lazimnya berada pada pihak processing authority.
Usahawan sekurang-kurangnya perlu mempunyai dokumentasi yang jelas mengenai scheduled process yang berkenaan dan faktor kritikal yang perlu dipatuhi.
36. UNTUK USAHAWAN MAKANAN
Apabila berurusan dengan OEM atau pakar pemprosesan retort, jangan hanya bertanya sama ada produk “sudah dibuat heat penetration”.
Tanya produk dan saiz pembungkusan yang dikaji, berat pengisian, ketebalan pouch apabila relevan, saiz partikel, formulasi, sistem retort yang digunakan dan faktor kritikal yang dikenal pasti.
Jika selepas kajian usahawan menukar formulasi, berat, saiz ketulan, jenis pembungkusan atau OEM, jangan menganggap laporan lama automatik masih terpakai.
Bagi Uncle, cara mudah untuk memahami perkara ini ialah bahawa heat penetration bukan sijil untuk nama produk. Heat penetration ialah bukti tentang bagaimana produk tertentu, dalam pembungkusan tertentu dan di bawah keadaan proses tertentu menerima haba.
37. UNTUK PELAJAR TEKNOLOGI MAKANAN
Pelajar perlu dapat membezakan sekurang-kurangnya empat suhu yang boleh muncul dalam pemprosesan retort, iaitu suhu retort, suhu awal produk, suhu yang direkodkan pada lokasi sensor dalam produk dan suhu semasa penyejukan.
Pelajar juga perlu memahami bahawa cold spot bukan semata-mata pusat geometri.
Satu latihan yang baik ialah melukis graf suhu terhadap masa bagi suhu retort dan suhu cold spot. Lengkung retort akan meningkat lebih awal, manakala lengkung produk akan menunjukkan kelewatan.
Daripada graf tersebut, pelajar boleh memahami konsep thermal lag, sejarah suhu dan sebab lethality perlu dinilai berdasarkan keadaan sebenar produk.
38. UNTUK PENSYARAH DAN TENAGA PENGAJAR
PM-11I sangat sesuai diajar menggunakan eksperimen konsep.
Pensyarah boleh membandingkan tiga produk dengan pembungkusan sama tetapi sifat berbeza, contohnya air, sos sederhana pekat dan puri sangat pekat.
Minta pelajar meramalkan bentuk lengkung pemanasan dan lokasi cold spot, kemudian bincangkan mengapa ramalan masih perlu dibuktikan melalui kajian.
Latihan kedua boleh menggunakan pouch dengan berat sama tetapi ketebalan berbeza.
Latihan ketiga boleh membandingkan pouch mendatar dengan pouch menegak.
Objektif pembelajaran bukan supaya pelajar menghafal lokasi cold spot, tetapi supaya mereka memahami bahawa lokasi dan kadar pemanasan ialah hasil interaksi antara produk, pembungkusan dan keadaan proses.
39. UNTUK PENGAMAL KILANG RETORT
QA, R&D dan pengeluaran perlu memastikan keadaan komersial kekal dalam julat yang diwakili oleh kajian.
Jika kajian menggunakan berat maksimum tertentu, pengeluaran perlu mengawalnya. Jika ketebalan pouch kritikal, ia perlu diperiksa. Jika suhu awal minimum ditetapkan, ia perlu dipantau. Jika saiz partikel mempunyai had, pemotongan perlu dikawal.
FDA menegaskan bahawa kajian heat penetration perlu mengambil kira semua pemboleh ubah yang dijangka dalam operasi komersial.
Maka laporan heat penetration tidak sepatutnya berakhir sebagai fail R&D.
Ia perlu diterjemahkan kepada spesifikasi, SOP, pemantauan dan rekod pengeluaran.
40. UNTUK MASYARAKAT MALAYSIA
Pengguna mungkin melihat produk retort sebagai makanan yang “dimasak dalam mesin tekanan”.
Sebenarnya, sains di belakangnya lebih mendalam.
Produk perlu menerima haba yang mencukupi di bahagian yang paling sukar dipanaskan. Mesin yang panas tidak secara automatik bermaksud seluruh produk telah menerima sejarah suhu yang sama.
Itulah sebab pembangunan produk retort memerlukan pemahaman tentang makanan, pembungkusan, pemindahan haba dan kawalan proses.
Teknologi makanan yang baik tidak hanya menghasilkan makanan yang tahan lama. Ia membina bukti bahawa proses yang digunakan sesuai dengan produk.
41. KESILAPAN LAZIM TENTANG HEAT PENETRATION
Kesilapan pertama ialah menganggap suhu retort sama dengan suhu makanan. Kedua-duanya berbeza kerana produk mengalami kelewatan pemanasan.
Kesilapan kedua ialah menganggap cold spot sentiasa tepat di tengah bekas. Lokasinya bergantung pada produk, pembungkusan dan mekanisme pemindahan haba.
Kesilapan ketiga ialah menggunakan satu sensor dan satu percubaan lalu menganggap produk telah dikaji sepenuhnya. Kajian perlu mengambil kira variasi yang dijangka dalam pengeluaran.
Kesilapan keempat ialah menganggap berat pouch sahaja menentukan kadar pemanasan. Ketebalan, orientasi dan gas baki juga boleh memberi kesan.
Kesilapan kelima ialah menukar formulasi selepas kajian tanpa menilai kesannya terhadap pemindahan haba.
Kesilapan keenam ialah menganggap heat penetration dan temperature distribution perkara yang sama. Kedua-duanya menjawab soalan yang berbeza.
Kesilapan ketujuh ialah menyalin data daripada produk atau OEM lain.
Kesilapan kelapan ialah mempunyai data yang tepat tetapi sensor berada di lokasi yang salah.
Kesilapan kesembilan ialah menganggap semakin tinggi suhu retort, semakin mudah semua masalah diselesaikan. Proses perlu mencapai keselamatan sambil mengawal kerosakan kualiti.
Kesilapan kesepuluh ialah menjalankan kajian tetapi tidak menerjemahkan faktor yang dikenal pasti kepada kawalan pengeluaran.
42. SARANAN UNCLE KUDEN
Dalam pembangunan produk retort, jangan terlalu cepat bertanya berapa minit produk perlu berada dalam mesin. Soalan yang lebih asas ialah bagaimana produk menerima haba dan di manakah bahagian yang paling lambat menerima haba.
Jika bahagian tersebut tidak dikenal pasti dengan betul, kita mungkin mengukur tempat yang salah. Jika tempat yang salah diukur, graf yang cantik sekalipun boleh membawa kepada kesimpulan yang salah.
Usahawan juga perlu memahami bahawa perubahan yang kelihatan kecil boleh mengubah heat penetration. Menambah pemekat, membesarkan ketulan, menambah berat pengisian, menukar saiz pouch atau membiarkan pouch menjadi lebih tebal semuanya boleh mengubah perjalanan haba.
Bagi Uncle, prinsip praktikalnya ialah jangan hanya lihat berapa panas retort. Fahami bagaimana haba bergerak sampai ke bahagian produk yang paling sukar dipanaskan, kerana bahagian itulah yang membantu menentukan sama ada proses yang dibangunkan benar-benar mewakili keseluruhan produk.
43. RUMUSAN PM-11I
Heat penetration ialah kajian tentang bagaimana produk makanan menerima haba dan bagaimana suhu di dalam produk berubah sepanjang pemprosesan.
FDA menerangkan bahawa kajian ini menggunakan termokopel atau peranti pengukuran suhu lain di dalam bekas untuk mengukur kadar pemanasan makanan. Kajian perlu mengenal pasti bekas yang paling lambat dipanaskan dan kawasan paling lambat dipanaskan di dalam bekas.
CFIA pula menerangkan bahawa kajian heat penetration digunakan untuk menentukan tingkah laku pemanasan dan penyejukan bagi gabungan produk serta pembungkusan dalam sistem retort tertentu, dengan matlamat membantu penetapan proses haba yang selamat dan penilaian penyimpangan.
Kadar pemanasan boleh dipengaruhi oleh banyak faktor, termasuk sifat produk, kelikatan, saiz partikel, berat pengisian, pembungkusan, ketebalan pouch, orientasi, gas baki, suhu awal, sistem retort dan keadaan proses.
Cold spot tidak boleh sentiasa dianggap berada tepat di tengah produk. Lokasinya perlu mempunyai asas saintifik dan bagi sesetengah produk memerlukan kajian awal untuk dikenal pasti.
Data yang diperoleh pula perlu mewakili keadaan pengeluaran komersial, termasuk keadaan yang menghasilkan tindak balas pemanasan paling mencabar dalam julat spesifikasi yang dibenarkan.
Oleh sebab itu, keseluruhan PM-11I boleh difahami melalui satu aliran pemikiran yang mudah. Kita perlu mengetahui dari mana haba datang, bagaimana ia memasuki produk, bagaimana suhu produk berubah mengikut masa, di mana kawasan paling lambat dipanaskan, faktor apa yang melambatkan pemanasan dan sama ada keadaan kajian benar-benar mewakili pengeluaran sebenar.
Itulah asas heat penetration.
BETULKAN YANG BIASA, BIASAKAN YANG BETUL.
Uncle Kuden
KUDEN ACADEMY
GLOSARI PM-11I
Heat Penetration: Kajian mengenai kadar dan corak pemanasan makanan di dalam pembungkusan semasa pemprosesan haba.
Cold Spot: Kawasan atau zon dalam produk yang menunjukkan pemanasan paling perlahan atau tindak balas haba paling kritikal bagi pembangunan proses.
Slowest-Heating Zone: Istilah yang digunakan untuk kawasan dalam bekas yang menerima pemanasan paling perlahan.
Temperature History: Rekod perubahan suhu pada lokasi tertentu dalam produk mengikut masa sepanjang pemanasan dan penyejukan.
Heating Curve: Graf perubahan suhu produk terhadap masa semasa pemanasan.
Cooling Curve: Graf perubahan suhu produk terhadap masa semasa penyejukan.
Thermal Lag: Kelewatan tindak balas suhu produk berbanding perubahan suhu persekitaran pemanasan.
Thermocouple: Sensor suhu yang lazim digunakan dalam kajian pemprosesan haba untuk mengukur suhu pada lokasi tertentu.
Temperature-Measuring Device: Peranti yang digunakan untuk mendapatkan data suhu semasa kajian atau pemprosesan.
Conduction Heating: Pemindahan tenaga haba melalui bahan tanpa pergerakan pukal bahan yang dominan.
Convection Heating: Pemindahan haba yang melibatkan pergerakan bendalir.
Broken Heating Behaviour: Keadaan apabila corak atau kadar pemanasan berubah semasa proses akibat perubahan sifat produk atau mekanisme pemindahan haba.
Residual Gas: Gas atau udara yang kekal di dalam pembungkusan selepas pengisian dan penutupan, yang dalam keadaan tertentu boleh mempengaruhi pembungkusan dan pemindahan haba.
Worst-Case Condition: Keadaan dalam julat operasi yang dibenarkan yang dijangka menghasilkan tindak balas pemanasan paling mencabar.
Temperature Distribution: Penilaian bagaimana keadaan pemanasan diagihkan dalam sistem retort. Konsep ini berbeza daripada heat penetration dan akan dihuraikan dalam PM-11J.
Pemilik dan penceramah di Kuden Food Safety Academy, berkelulusan Diploma Teknologi Makanan dari ITM (1978) serta B.Sc. dan M.Sc. dalam bidang Food Science & Technology dari The University of Tennessee, USA. Dengan pengalaman luas di F&N, MARDI, Kementerian Kesihatan Malaysia dan sebagai bekas CEO Selangor Tropical Fruit Industries, beliau kini aktif berkongsi ilmu Keselamatan Makanan, Pembungkusan, Pemprosesan Makanan, GMP dan Halal melalui ceramah jemputan bersama RISDA, UPM, KKM, MARA dan pelbagai institusi lain.
0 ulasan