Tratamiento Térmico Tecnología de Bebidas Sánchez Claudio 12/05/2018 Sanchez Claudio

Objetivos: Destrucción de MOs patógenos. La inactivación de complejos enzimáticos propios y generados. El afectar en lo mínimo las propiedades físicas y químicas de la base (alcohólica, láctea). 12/05/2018 Sanchez Claudio

Tratamientos térmicos utilizados en la industria a base de agua y leche PROCESO TEMPERATURA TIEMPO OBJETIVO   Termización 63 - 65 ⁰C 15 seg. Inhibe el crecimiento de Mos psicotróficos* LTHT 63 ⁰C 30 min. Inactivación de la Fosfatasa Alcalina* HTST 72-75 ⁰C 12 - 15 seg. HTLT > 80 ⁰C 1 - 5 seg. Inactivación de la Peroxidasa* Ultra Pasterización ESL 125 -138 ⁰C 2 - 4 seg. Incremento de la vida de estante UHT (Esterilización en flujo) 135 - 140 ⁰C 2,6 seg. Esterilidad comercial del producto. Esterilización en contenedor 115 - 120 ⁰C 20 - 30 minutos * Refrigerar a temperatura < 7 ⁰C durante toda la vida de anaquel 12/05/2018 Sanchez Claudio

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Principios tecnológicos. 12/05/2018 Sanchez Claudio

Transferencia térmica Conducción: A través de cuerpos sólidos y capas de líquido en reposo (sin flujo o mezcla en la dirección de la transferencia). Convección: Cuando las partículas de alto contenido térmico se mezclan con partículas frías, transfiriendo su calor a estas ultimas por conducción. Radiación: Es la emisión de calor por un cuerpo que ha acumulado energía térmica, convirtiéndose en energía radiante 12/05/2018 Sanchez Claudio

Principios de la transferencia térmica La transferencia térmica en la Industria de bebidas se la lleva acabo por conducción y convección. Los tratamientos térmicos son: TT Directo: El medio calefactor se mezcla con el producto a calentar. TT Indirecto: Es el más utilizado en la Industria láctea (Enfriador de placas). 12/05/2018 Sanchez Claudio

Datos para el calculo de un intercambiador Se debe considerar los siguientes factores: Flujo o caudal del producto. Propiedades físicas de los líquidos. Programa de temperatura. Caída de presión permitida. Diseño del intercambiador. Requerimientos de limpieza. Tiempos de procesos 12/05/2018 Sanchez Claudio

Cálculo del area de transferencia térmica V*p*Cp*∆t A=-------------- ∆tm*K Donde: A= Área de transferencia térmica. V= Flujo del producto. p= Densidad del producto. Cp= calor especifico del producto. ∆t= Cambio de temperatura del producto. ∆tm= Diferencia logarítmica de temperaturas (LMTD) k= Coeficiente de transferencia térmica. 12/05/2018 Sanchez Claudio

Programa de temperatura La perdida actual en los intercambiadores del líquido que calienta al medio ambiente no se la toma en cuenta razón por la cual se define como: V₁*p₁*Cp₁*∆t₁ = V₂ *p₂*Cp₂*∆t₂ 12/05/2018 Sanchez Claudio

Flujos térmicos Flujo en contracorriente: La diferencia de temperatura entre dos líquidos es mejor aprovechada si ambos fluyen en diferentes dirección. Flujo concurrente: Los dos líquidos entraran al intercambiador de calor en la misma dirección y fluirán en la misma dirección, en este tipo de flujo es imposible que el producto alcance mayor a la que alcanzaría si se mezclara el producto y el medio de calentamiento 12/05/2018 Sanchez Claudio

Efecto de esterilización. tiempo de contacto con el medio esterilizante Log(N₀/N)= ------------------------------------- -- D Donde: N₀= Numero inicial de MOs N = Numero final viable de MOs D = Tiempo de reducción decimal (tiempo necesario para alcanzar una reducción logarítmica en la cuenta de MOs sobrevivientes) 12/05/2018 Sanchez Claudio

Caidas de presión permitidas El factor k es una medida de la eficiencia de la transferencia térmica, la cual indica cuanto calor pasa a través de 1 m2 de la participación por 1 ⁰C de diferencial de temperatura. Factores: La caída permitida de los líquidos La viscosidad de los líquidos. La forma y grosor de las placas y/o tubos. El material de la sección del intercambiador. Presencia de materia quemada. 12/05/2018 Sanchez Claudio

Termoresistencia de MOs Clase 1: MOs se destruyen a temperaturas convencionales de pasterización 72 ⁰C por 15 s. Staphylococcus aureus. Streptococcus hemoliticos Enterobacterias Gram– (E. coli, Salmonella spp.) Hongos y levaduras 12/05/2018 Sanchez Claudio

Clase 2: MOs resistentes a procesos HTST y no UHT, bacterias termoduricas vegetativas como: Enterococcus. Lb. thermophillus. Además de las células esporuladas termoduricas de especies de Bacillus y Clostridium 12/05/2018 Sanchez Claudio

Clase 3: MOs resistentes a procesos UHT, especialmente esporas de bacterias termofilicas como las del Bacillus stearothermophillus se saben que pueden soportar las temperaturas de UHT. Si la leche es muy contaminada con esporas de bacilos mesófilicos y Clostridium estos pueden llegar a sobrevivir los TT. 12/05/2018 Sanchez Claudio

Efecto de esterilización La muerte de MOs no se puede considerar como un proceso absoluto. De hecho utilizando el mismo efecto letal una fracción igual morirá a distintos intervalos de tiempo. En resultado cualquier operación de esterilización estará determinada por la temperatura de proceso aplicadas, así como la carga inicial de MOs alimentada al sistema. 12/05/2018 Sanchez Claudio

Efecto de la esterilización Para la mayoría de MOs se sigue un orden semilogaritmico de muerte independientemente de si se aplica un tratamiento esterilizante de tipo químico o térmico. Log10 = (CIE/CFE) 12/05/2018 Sanchez Claudio

Efecto esterilización El termino de esterilidad implica la ausencia total de microorganismos vivientes en cualquier volumen de producto. Expresando en términos de orden de muerte semilogarítmica de MOs implicaría que: log X = 0 De hecho la ecuación log X=0 no existe, la esterilidad de manera absoluta no podrá ser alcanzada, sino que solo podrá aproximarse a este objetivo. 12/05/2018 Sanchez Claudio

Efecto de la esterilización Como consecuencia todo proceso de esterilidad comercial debera de tener microorganismos sobrevivientes 12/05/2018 Sanchez Claudio

Destrucción térmica de los MOs VALOR D: Es el tiempo en minutos requerido a una temperatura especifica para la destrucción del 90% de los organismos presentes en el alimento. (Potter N, 1978 Food Science). Es el tiempo que toma el destruir el 90% de las esporas o el tiempo requerido para una reducción logaritmica. (Tetra Pak Corporate Standard 2014). El valor D se expresa normalmente en segundos o minutos. 12/05/2018 Sanchez Claudio

10⁹ bacterias esporuladas →UHT=10⁰=1 De manera general se asume que en un proceso UHT en leche, alcanza 9 reducciones decimales lo que significa que de 10⁹ esporas alimentadas al proceso una sobrevivirá 10⁹ bacterias esporuladas →UHT=10⁰=1 12/05/2018 Sanchez Claudio

Valor D Se puede calcular de la siguiente manera: ∆t D=----------- Log a - log b El constante de la velocidad de muerte, es el reciproco negativo de D, es decir, que este reciproco negativo es la pendiente de la curva de sobrevivientes. 12/05/2018 Sanchez Claudio

Destrucción térmica de MOs 12/05/2018 Sanchez Claudio

Cinética de destrucción Si aplicamos el argumento de sobrevivientes 0.01 significa que existe la posibilidad de tener 1 envase inestéril por cada 100 envases producidos. 12/05/2018 Sanchez Claudio

CINETICA DE DESTRUCCION La severidad microbiana de un proceso térmico es medida mediante el valor F₀, el cual se lo define como: El efecto letal total integrado, y que se expresa en términos de minutos a una temperatura de referencia de 121 ⁰C (250 ⁰F) F₀ T-250 Log ---- = -------- t z 12/05/2018 Sanchez Claudio

Cinética de destrucción Donde: T= La temperatura de proceso en ⁰F t= Tiempo de retención en minutos o segundos. z =Pendiente de la curva de tiempo de muerte térmica (TMT) o los ⁰F requeridos para que TMT pase a otro ciclo log. F₀= Valor de esterilización o N⁰ de minutos requeridos para la destrucción de todos los MOs. a 250 ⁰F. 12/05/2018 Sanchez Claudio

Tiempos de reducción decimal en segundos para esporas 12/05/2018 Sanchez Claudio

Valor de z y Q₁₀ El valor de z establece el incremento en temperatura que es necesario para reducir el tiempo de reducción decimal (D) en una decima parte ej. 1 a 0.1minuto. En otras palabras z se puede expresar como el numero de ⁰F requeridos para que la curva atraviese un ciclo logarítmico. El valor de Q₁₀ coeficiente de temperatura factor por el que se multiplica la reacción al aumentar 10 grados la temperatura. 12/05/2018 Sanchez Claudio

Valor de z y Valor de Q₁₀ Z(⁰C)= 10/log Q₁₀ o Q₁₀ = 10 12/05/2018 Sanchez Claudio

Efecto del incremento de temperatura en las reacciones quimicas 12/05/2018 Sanchez Claudio

Efecto del incremento de temperatura en las reacciones quimicas Asumiendo que a 100⁰C la relación Efecto esporicida/cambios químicos (EE/CQ) sea la unidad. Que al mantener el tiempo y aumentar la temperatura en 10⁰C hasta 110⁰C, la eficiencia esporicida se multiplica por 10. Mientras que los cambios químicos se multiplican, como máximo, por un factor de la relación EE/CQ sería 3.3 veces mayor. 12/05/2018 Sanchez Claudio

Producto comercialmente estéril Aquel producto que se encuentra libre de microorganismos patógenos. Libre de enzimas que pudieran contribuir a su deterioro posterior al TT. Libre de microorganismos de desarrollarse y multiplicarse a las temperaturas y durante tiempo de manejo y distribución. Comercialmente estéril es un producto con recuento microbiano menor a 10 UFC/0.1 mL. Después de un periodo de de incubación de 15 días a 32 ⁰C. 12/05/2018 Sanchez Claudio