¿En la actualidad, ¿ cómo se determina la vida útil de los alimentos? ¿¿ cuáles son las expectativas de vida útil de los nuevos productos de la compañía? ¿¿ se pueden cumplir los requisitos? ¿¿ cómo mejorar si no se cumplen los requisitos? ¿¿ cuál es la vida útil real de los productos antiguos? Hay innumerables en la mente de todos, e incluso el Departamento de calidad no tiene conclusiones. A continuación, tomemos como ejemplo las bebidas para hablar sobre los factores que influyen, las pruebas aceleradas y las pruebas a largo plazo.
La tecnología de producción y embalaje de bebidas está progresando constantemente, lo que hace que la vida útil de las bebidas se extienda constantemente. Además, teniendo en cuenta la creciente diversificación de las categorías y formas de embalaje de las bebidas y la expansión del alcance de las ventas, la vida útil de las bebidas debe determinarse por métodos científicos. Por lo tanto, Cómo predecir de manera unificada, razonable, precisa y rápida la vida útil de las bebidas se ha convertido en una prioridad para el personal actual de investigación y desarrollo de bebidas.
En la actualidad, la determinación de la vida útil de las bebidas depende en su mayoría de la experiencia o de pruebas simples, y carece de métodos científicos y estandarizados. Con la comercialización global de productos de bebidas, los cambios en la vida útil de las bebidas en diferentes condiciones climáticas también han atraído cada vez más atención. Y países vastos como nuestro país a menudo cruzan múltiples cinturones climáticos, por lo que los productos que solo se venden en el país también deben considerar la vida útil en diferentes cinturones climáticos. El cinturón climático internacional se muestra en la tabla 1:
Cuadro 1 zona climática internacional
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Las zonas templadas son principalmente rusia, gran bretaña, Canadá y el norte de europa; Los subtrópicos son Estados unidos, Europa occidental (portugal - grecia), japón; Los trópicos secos son sudán, Irán e irak; Humedad y calor con filipinas, indonesia, brasil, ghana, Nicaragua. La mayor parte de nuestro país es subtropical y algunas áreas son tropicales húmedos, por lo que el método de prueba a largo plazo de la vida útil de las bebidas puede adoptar las siguientes condiciones experimentales: temperatura de 25 ± 2 ° C y humedad relativa de 60% + 10%.
01,
Los principales problemas de calidad existentes durante la vida útil de las bebidas
En la actualidad, hay dos tipos principales de problemas de calidad en la vida útil de las bebidas, uno es biológico, es decir, el deterioro del producto, la precipitación y la turbidez causados por los propios microorganismos y sus metabolitos; La otra categoría es abiótica, es decir, decoloración del producto causada por cambios físicos y químicos en la composición de la bebida, latas convexas, botellas filtradas, estratificación y precipitación, etc. Los problemas de calidad que a menudo ocurren se detallan en los cuadros 2 y 3:
Cuadro 2 problemas de calidad de las bebidas causados por microorganismos durante la vida útil
Cuadro 3 problemas de calidad de las bebidas causados por organismos no vivos durante la vida útil
02,
Experimentos con factores de influencia
Los experimentos de factores de influencia se llevan a cabo en condiciones más intensas que los ensayos acelerados, como luz, temperatura, humedad, ácido, álcali, oxidación, etc., para comprender el mantenimiento de la calidad de las bebidas en las condiciones correspondientes anteriores y proporcionar información de referencia para el diseño de la fórmula, el proceso de producción, el embalaje y las condiciones de almacenamiento de Las bebidas. Los experimentos de factores que influyen en las bebidas generalmente solo requieren un lote de muestras, y si los resultados del experimento no son claros, se deben probar dos lotes adicionales de muestras.
En la actualidad, los experimentos de factores que influyen en las pruebas de vida útil de las bebidas son experimentos de alta temperatura, experimentos de alta humedad y experimentos de luz Fuerte.
① método de prueba de alta temperatura
Sellar la bebida en un embalaje limpio o similar al mercado, colocarla a 60 ° C durante 10 días, tomar muestras el día 5 y el último día y probarla de acuerdo con los indicadores de inspección de la vida útil de la bebida. Si la bebida ha sufrido un cambio de calidad inaceptable dentro de los 10 días de su colocación, el experimento continúa con el tiempo anterior a 40 ° c. Si no se producen cambios de calidad inaceptables a 60 ° c, ya no se realizarán experimentos a 40 ° c. Este experimento puede examinar la estabilidad del almacenamiento y transporte de bebidas en las zonas tropicales, así como la estabilidad de las bebidas en el proceso logístico de verano.
② método de experimento de alta humedad
Sellar la bebida en un embalaje comercial limpio o similar, colocarla a 25 ° C y una humedad relativa del 90% + 5% durante 10 días, tomar muestras el día 5 y el último día y probarla de acuerdo con los indicadores de inspección de la vida útil de la bebida. Este experimento de alta humedad generalmente solo se aplica a bebidas sólidas. Las condiciones de humedad constante pueden utilizar una caja experimental de temperatura constante y humedad constante. Hay bebidas en la etapa de transporte marítimo durante el proceso logístico, y también se puede utilizar una caja experimental de niebla salada para comprobar la resistencia a la corrosión del contenedor. Este experimento es de gran importancia para las bebidas que utilizan botellas de plástico PET semipermeables o envases metálicos, al tiempo que se examina la vida útil de las bebidas en sí, también se puede examinar la estabilidad y resistencia a la corrosión de los contenedores.
③ método del experimento de irradiación de luz fuerte
Las bebidas selladas en envases comercializados o similares se colocan en cajas de prueba de iluminación u otros dispositivos de iluminación adecuados que contengan lámparas fluorescentes (iluminación simulada de estanterías) o lámparas de xenón (iluminación simulada de la luz solar), se colocan en condiciones de iluminación de 4.500 ± 500 XL durante 10 días y se prueban el día intermedio y el último de acuerdo con los indicadores de inspección de la vida útil de la bebida, centrándose en los cambios sensoriales de la bebida. Entre ellos, se puede seleccionar cualquier fuente de luz con una salida similar al estándar de emisión d65 / id65. El experimento examina principalmente la estabilidad de las bebidas durante el período de venta en el estante.
Además, se pueden diseñar experimentos como ácidos, álcalis y oxidación según sea necesario para explorar el impacto de los factores anteriores en la calidad de vida útil de la bebida y estudiar y analizar la interacción de los ingredientes en la bebida.
03,
Ensayo destructivo acelerado
Los ensayos destructivos acelerados son ensayos destructivos de calidad realizados en condiciones específicas, con el objetivo de comprender los cambios físicos, químicos y biológicos de las bebidas en un período relativamente corto de tiempo, proporcionar una base experimental para el diseño de la fórmula de la bebida, la evaluación de la calidad y las condiciones de embalaje, transporte, almacenamiento, etc., y predecir inicialmente la estabilidad de la muestra.
Las pruebas destructivas aceleradas suelen realizarse con más de tres lotes de muestras y se colocan en envases de los mismos o similares productos comercializados. Las condiciones generales de colocación se refieren a las condiciones de ensayo de los medicamentos químicos (preparaciones) de 40 ± 2 ° c, la humedad relativa de 75% ± 5%, y el tiempo de colocación es de seis meses.
La detección generalmente incluye tres puntos de tiempo inicial, intermedio y final. Según la experiencia de I + d, si se predice que los resultados de los ensayos destructivos acelerados pueden acercarse al punto crítico de la variación de la calidad de la vida útil de la bebida, se debe considerar aumentar la frecuencia de detección en el diseño experimental. El ensayo puede suspenderse si se presentan anomalías sensoriales o indicadores evidentes de la bebida, es decir, cambios significativos en la calidad de la bebida durante su vida útil.
Además, las condiciones de ensayo destructivas aceleradas para algunas bebidas que requieren almacenamiento refrigerado (5 ° C ± 3 ° c) son de 25 ± 2 ° C y la humedad relativa es de 60% + 5%. si la calidad cambia significativamente durante los tres primeros meses del ensayo acelerado y se manifiesta como una anomalía significativa en los sentidos o indicadores, se evaluará El impacto de las condiciones de almacenamiento en su calidad durante el transporte o la manipulación; Si es necesario, se puede probar un lote adicional de muestras, aumentar la frecuencia de las pruebas de muestreo y realizar pruebas dentro de los tres meses; Si se han producido cambios significativos e inaceptables en los sentidos o indicadores en los tres primeros meses, se puede poner fin a la prueba destructiva acelerada. No hay base de referencia para las condiciones de colocación de las pruebas aceleradas de bebidas congeladas.
El método de predicción de la vida útil de los alimentos más utilizado y eficaz en la actualidad es el modelo Arrhenius para describir el impacto de diferentes temperaturas en los cambios en la velocidad de las reacciones químicas relacionadas con los alimentos. La ecuación del modelo Arrhenius es:
En la fórmula: k es la constante de velocidad; K0 es la constante de la relación; E es la energía de activación; R es la constante de gas; T es la temperatura absoluta.
En la fórmula anterior, el grado de influencia de la temperatura en la reacción química se expresa en q10. En las reacciones químicas generales, la velocidad de reacción se duplica por cada aumento de la temperatura de 10 ° c, es decir, q10 es generalmente 2. La relación q10 de la vida útil a 2 temperaturas con una diferencia de temperatura arbitraria de 10 ° C tiene la siguiente fórmula:
Q10 = vida útil a temperatura T / (t + 10) vida útil a temperatura
Por lo general, el q10 de la vida útil de la bebida se selecciona en dos temperaturas para calcular la relación, y también se determina la frecuencia de los experimentos a estas dos temperaturas. La fórmula es la siguiente:
En la fórmula: △ t es la diferencia de temperatura entre las dos temperaturas experimentales T1 y t2, y F1 es el intervalo de tiempo entre las pruebas a la temperatura t1; F2 es el intervalo de tiempo entre las pruebas a la temperatura t2. Para dos q10 cuya diferencia de temperatura no es de 10 ° c, la fórmula anterior se convierte en:
En la fórmula: △ t es la diferencia de temperatura entre T1 y t2, y Theta S (t1) es la vida útil a una temperatura específica t1; Theta S (t2) es la vida útil a una temperatura específica t2.
04,
Ensayo a largo plazo
El objetivo de los ensayos a largo plazo de bebidas es estudiar la estabilidad de la calidad de las bebidas en las condiciones de almacenamiento propuestas, pero también proporcionar una referencia para el embalaje, el entorno de almacenamiento y la vida útil de las bebidas. En general, los ensayos a largo plazo deben realizarse en condiciones de almacenamiento reales cercanas a las bebidas.
Los ensayos a largo plazo de las bebidas suelen sellar las bebidas en envases limpios o similares, y luego colocarlas en un ambiente con una temperatura de 25 ± 2 ° c, una humedad relativa del 60% + 5%, o una temperatura de 30 ± 2 ° C y una humedad relativa del 65% + 5%, y el tiempo de ensayo es la vida útil de la muestra, generalmente 12 meses. Esto se considera en función de las diferencias climáticas entre el sur y el norte de nuestro país, mientras que las bebidas vendidas en otros países deben considerarse en función de la zona climática en la que se encuentren.
Las muestras de ensayos a largo plazo generalmente se seleccionan en tres lotes, que se muestrean cada tres meses, comenzando la colocación, 3 meses, 6 meses, 9 meses y 12 meses, y se prueban de acuerdo con los indicadores de prueba de calidad de la vida útil de la bebida.
Teniendo en cuenta que en los experimentos reales, los datos de detección tienen cierta dispersión, al realizar el análisis estadístico de los datos, generalmente se deben organizar de acuerdo con el límite de confianza del 95%, de modo que se pueda obtener una vida útil efectiva.
Si los resultados del análisis estadístico de los tres lotes de bebidas seleccionados son menos diferentes, su promedio es la vida útil de la bebida, y si los resultados del análisis estadístico de los tres lotes de bebidas seleccionados son más diferentes (valor P ≤ 0,25), el tiempo de su lote más corto es la vida útil de la bebida. Si los datos indican que el resultado de la determinación cambia poco, lo que indica que la bebida es muy estable, no se realiza un análisis estadístico.
En casos especiales, algunas bebidas deben conservarse refrigeradas o congeladas. En cuanto a las condiciones experimentales a largo plazo de las bebidas que deben refrigerarse y conservarse a 5 ± 3 ° c, si se producen cambios de calidad inaceptables entre los 3 y los 6 meses en el momento de la prueba destructiva acelerada, la vida útil debe determinarse a partir de los datos de estabilidad del tiempo de Inspección real. Las condiciones de ensayo a largo plazo para algunas bebidas que requieren congelación y conservación son de - 20 ° C ± 5 ° c, y su vida útil debe determinarse en función de los datos de estabilidad del tiempo real de Inspección en las condiciones de colocación experimental a largo plazo.
05,
Proyecto de Inspección clave de la prueba de vida útil
Los elementos clave de la prueba de vida útil de las bebidas se pueden dividir en indicadores sensoriales, indicadores físicos y químicos e indicadores microbianos, que son los tres aspectos principales para evaluar si las bebidas se deterioran. Los indicadores sensoriales son la base más directa para juzgar la calidad o el sabor de los alimentos. los indicadores físicos y químicos especifican el contenido de los ingredientes que deben alcanzarse en las bebidas. los indicadores microbianos miden el grado de contaminación microbiana u otra contaminación de las bebidas.
Para diferentes bebidas, los indicadores de inspección no son exactamente los mismos, por ejemplo, las bebidas vitamínicas deben centrarse en los indicadores físicos y químicos, y las bebidas carbonatadas deben centrarse en la capacidad de gas de dióxido de carbono; Los indicadores microbianos, por su parte, se refieren a la seguridad alimentaria y, al tiempo que se presta atención a los indicadores de bacterias patógenas, también se debe prestar atención a los indicadores de bacterias indicadoras.
Cuadro 4 tabla de referencia de proyectos de Inspección clave
Nota: las sustancias inestables se refieren a ingredientes clave de naturaleza inestable en las bebidas, como el contenido de vitaminas en las bebidas vitamínicas, el contenido de jugo de frutas y verduras en las bebidas de jugo de frutas y verduras, el contenido de dióxido de carbono en las bebidas carbonatadas, etc.
Ejemplo: proyectos clave de investigación de bebidas sólidas de plantas y té - Estudio de la tasa de aglomeración
Las bebidas sólidas vegetales son bebidas sólidas elaboradas a partir de plantas y sus extractos (excepto frutas, verduras, té y café) como materia prima principal, añadiendo o sin otras materias primas alimentarias y aditivos alimentarios. Las bebidas sólidas de té son bebidas sólidas elaboradas a partir del extracto de té o su extracto o directamente con polvo de té (incluido el polvo de té instantáneo, el polvo de té molido) como materia prima, añadiendo o sin otras materias primas alimentarias y aditivos alimentarios.
Los elementos clave de la prueba de la tasa de aglomeración de bebidas sólidas se pueden dividir en indicadores sensoriales, indicadores físicos y químicos e indicadores microbianos, que son los tres aspectos principales para evaluar si las bebidas se deterioran. Los indicadores sensoriales son la base más directa para juzgar la calidad o el sabor de los alimentos. los indicadores físicos y químicos especifican el contenido de los ingredientes que deben alcanzarse en las bebidas. los indicadores microbianos son indicadores para medir el grado de contaminación microbiana u otra contaminación de las bebidas.
Para diferentes bebidas, los indicadores de inspección no son exactamente los mismos, por ejemplo, las bebidas vitamínicas deben centrarse en los indicadores físicos y químicos, y las bebidas carbonatadas deben centrarse en la capacidad de gas de dióxido de carbono; Los indicadores microbianos, por su parte, se refieren a la seguridad alimentaria y, al tiempo que se presta atención a los indicadores de bacterias patógenas, también se debe prestar atención a los indicadores de bacterias indicativas.
Las características del producto de las bebidas sólidas generalmente se centran en la aglomeración del producto. para las bebidas sólidas vegetales y las bebidas sólidas de té, la tasa de aglomeración es un indicador importante de la vida útil. También es un indicador importante, el artículo solo estudia la tasa de aglomeración, aunque solo estudia una parte de la vida útil, pero las empresas pueden usarlo como base para determinar la vida útil del producto.
En la actualidad, no hay una regulación unificada sobre la tasa de aglomeración de bebidas sólidas vegetales y bebidas sólidas de té, y no hay un método fijo para determinar rápidamente la tasa de aglomeración. De acuerdo con el modelo arrhenius, tomando como ejemplo bebidas sólidas vegetales y bebidas sólidas de té, se puede utilizar el método de prueba acelerada para comparar la tasa de aglomeración aproximada de los productos de la empresa con la tasa de aglomeración objetivo, si no se alcanza la tasa de aglomeración objetivo, se pueden realizar mejoras inmediatas del proceso, incluyendo la fórmula del producto, los parámetros del proceso, el material de embalaje o el método de embalaje, proporcionando así nuevas ideas y bases de prueba para la rápida determinación de la tasa de aglomeración en el proceso de desarrollo de tales nuevos productos.
Los resultados de las pruebas de Liu Jianwen y otros muestran que el tiempo en que la tasa de aglomeración real alcanza el 5% es aproximadamente un 5% más largo que el tiempo en que la tasa de aglomeración aproximada alcanza el 5% en condiciones experimentales aceleradas. los resultados de las pruebas son precisos y confiables. si la tasa de aglomeración del producto no cumple con los requisitos prescritos, puede prolongar la tasa de aglomeración del producto mejorando el proceso de producción, la receta y el material de embalaje del producto.
06,
Evaluación de los resultados de la investigación de la prueba de vida útil
El estudio de predicción de la estabilidad de la vida útil de las bebidas es de gran importancia para el desarrollo de la industria de bebidas, que se basa en los resultados experimentales de experimentos de factores de influencia, experimentos destructivos acelerados y experimentos a largo plazo, y combina el análisis sistemático y el juicio de la posible situación de las bebidas en la producción y el transporte reales. La prueba de vida útil de la bebida puede proporcionar la situación en la que la calidad de la bebida cambia con el tiempo bajo la influencia de varios factores ambientales, y puede predecir y determinar científicamente y rigurosamente las condiciones de almacenamiento, embalaje y vida útil de la bebida; De esta manera, se establece la vida útil de las bebidas y las condiciones de almacenamiento recomendadas para garantizar la estabilidad de la calidad de las bebidas durante la vida útil.
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