PROCESAMIENTO TÉRMICO Tecnología de Frutas I Trimestre 08 – I Dra. Ma. de Lourdes Yáñez L.

PROCESAMIENTO TÉRMICO Envasado de alimentos en recipientes herméticos y su sometimiento a un calentamiento que asegure la destrucción o inactivación de microorganismos y enzimas que pudieran alterarles.

CONCEPTOS Y PRINCIPIOS DEL PROCESAMIENTO TÉRMINCO Esterilización.- Eliminación de TODO tipo de vida de un objeto o material. Excluye técnicas que sólo dañen a los microorganismos o atenúen su capacidad de reproducción. Asepsia.- Exclusión sólo de microorganismos dañinos como deseables (ejemplo: aislamiento de una cepa determinada en condiciones estériles).

Pasteurización.- Método para destruir o reducir drásticamente el nivel de microorganismos patógenos o causantes del deterioro de los alimentos (sobre todo en materiales sensibles al calor) calor aplicado actualmente 80°C Tiempo 15 segundos.

Esterilización Comercial Esterilización Comercial.- Inactivación o inhibición de microorganismos (o sus esporas), evitando que crezcan para eliminar las posibilidades de intoxicación por el alimento o problemas de salud en las condiciones normales de almacenamiento.

Bases de los Proceso Térmicos Conocimiento profundo de la microbiología de lo los alimentos. Pan, queso vino, cerveza col agria, alcoholes Levaduras BENEFICOS Antibióticos Discernir entre microorganismos Hongos Invasión directa Substancias producidas por ellos Causan enfermedades PATÓGENOS

HONGOS Compuestos por filamentos tubulares (hifas multicelulares) Reproducción por esporas Ampliamente distribuidos en la naturaleza Condiciones ambientales Alta humedad Aireación Temperatura (aún en refrigeración) Más tolerantes al frío que al calor

CARACTERÍSTICAS DE LOS HONGOS Incapacidad de sobrevivencia a procesos térmicos Hongo más importante en la industria del procesamiento: Latas de bebidas de frutas Byssochlamys fulva Productos a base de frutas

Sus esporas pueden sobrevivir más de 1 minuto a 92°C (198°F) en alimentos ácidos o acidificados. Su crecimiento en alimentos procesados térmicamente no es problema significativo para la salud pública.

LEVADURAS Microorganismos unicelulares, de forma ovoide a menudo. Más pequeños que los hongos. Más grandes que las bacterias. Grosor ~ 0.0125 mm. Reproducción: Gemación (generalmente). Algunas variedades generan esporas dentro de una célula especial.

Asociadas particularmente con alimentos líquidos que contienen azúcar y ácidos. Muy tolerantes al frío. La mayoría se destruye por calentamiento a 77°C (170°F) El deterioro de alimentos enlatados por levaduras puede deberse a un procesamiento insuficiente. Su crecimiento va acompañado generalmente de la producción de alcohol y CO2 . En grandes cantidades infla el envase. Su crecimiento en alimentos procesados tampoco es problema significativo para la salud pública.

BACTERIAS Los microorganismos más importantes y problemáticos en el procesamiento de alimentos. La mayoría inofensiva pero excretan enzimas que pueden producir cambios indeseables en el producto. En algunos casos pueden producir substancias venenosas. Redonda (cocos) Bastones (bacilos) Son cuerpos unicelulares, su longitud: 0.001 – 0.25 mm.

Las más importantes en el deterioro de alimentos en forma Redonda (cocos) Bastones (bacilos) Las más importantes en el deterioro de alimentos en forma

Dependiendo de su habilidad Reproducción: División celular cada 20 ó 30 mins. No esporados Cocos La mayoría de los bacilos Esporados Algunos bacilos Dependiendo de su habilidad Para formar esporas.

Esporas.- Una etapa de reposo no productora que permite la supervivencia en condiciones desfavorables, son altamente resistentes al calor, frío y agentes químicos, pueden sobrevivir al agua en ebullición (100°C o 212°F) por más de 16 h. Las bacterias difieren en requerimientos alimenticios y en sus características de crecimiento en función del oxígeno, temperatura y tolerancia al ácido y agentes químicos. Bacterias más importantes en el establecimiento de un proceso térmico

Clostridium botulinum (botulismo) Forma Esporas Es aerobia Produce una toxina letal para el ser humano. Se desarrolla pH’s > 4.5 Muy resistente al calor Resistente a agentes químicos Clostridium botulinum

ESTABLECIMIENTO DEL PROCESO TÉRMICO Componentes químicos Factor ambiental que más fácilmente se puede regular apara controlar la carga microbiana: TEMPERATURA. También se pueden usar otros agentes Componentes químicos Rayos U.V. Radicaciones Microondas

Los alimentos contaminados con microorganismos se someten a tratamiento con altas temperaturas por un tiempo determinado Eliminándolos Evitar la actividad enzimática. Modificando la estructura terciaria prevención del deterioro del producto durante su almacenamiento envasado hermético para evitar su recontaminación.

PROCESO TÉRMICO Se coloca al alimento en un envase sellado calentado por un tiempo y temperatura específicos esterilidad comercial (envase convencional). Se calienta el alimento por un tiempo y a temperatura suficiente para alcanzar la esterilidad comercial Se coloca en un envase estéril se sella (proceso aséptico)

PROCEDIMIENTO PARA ESTBLECER CONDICIONES DEL PROCESO QUE SE DEBE APLICAR DEPENDE DE: La naturaleza del alimento. Las dimensiones y material del recipiente en el que se encuentra envasado. Los procesos térmicos utilizados. Las características de crecimiento y sobrevivencia de los microorganismos que contaminan el alimento.

ESTABLECIMENTO DEL PROCESO TERMICO SE BASA EN DOS FACTORES: Conocimiento de la resistencia térmica de los microorganismos (cantidad de calor requerida para su destrucción) en cada producto específico.

Determinación de la velocidad de calentamiento de dicho producto (penetración de calor ). Resistencia térmica de los microorganismos Penetración de calor en el alimento Proceso calculado Estos principios se aplican igual tanto para el envasado convencional como para el envasado aséptico

ESPECIFICIDAD EN EL ESTABLECIMIENTO DEL PROCESO Para ese único calentamiento. Para su formulación. Su método de preparación. Tamaño y tipo de envase (cuando lo hay) en el que se procesa. El sistema de esterilización utilizado.

CLASIFICACIÓN DE LOS ALIMENTOS POR SU ACIDEZ La capacidad de crecimiento y resistencia al calor de los microorganismos se ven afectados por: La acidez del medio A pH’s ácidos (< 4.5) Hongos y Levaduras. A pH’s menos ácidos (> 4.5) Bacterias Los tratamientos térmicos que se aplican a alimentos ácidos son más Ligeros que para los alimentos no ácidos.

PENETRACIÓN DE CALOR Para poder calcular tiempo y temperatura que se deben aplicar a un determinado alimento Esterilidad efectiva sin afectar su calidad se necesita conocer: El tiempo que requiere el alimento en alcanzar la temperatura deseada. El tiempo que se necesita para enfriarlo Establecimiento de la velocidad de penetración de calor.

FACTORES QUE DETERMINAN LA PENETRACIÓN DE CALOR. Naturaleza (composición) y consistencia del alimento. Condiciona por si mismo el mecanismo de propagación de calor en su seno. Presencia de grasa y aumento de azúcar Retrasa velocidad Viscosos o enteros más lento el calentamiento (por conducción) Tamaño y forma del Envase. Mientras más grande sea el envase mayor será el tiempo para que el centro alcance la temperatura deseada. Material del Envase: La penetración del calor es más lenta en vidrio que envases metálicos.

PUNTO FRÍO Con la finalidad de tener la seguridad de la destrucción de los microorganismos en un producto con o sin envase el calor suministrado debe entrar en todos los puntos del producto o recipiente. Punto frío.- La región que normalmente es la ULTIMA EN CALENTARSE es ~ el centro geométrico del envase o de la masa de producto. Es una región crítica porque es ahí en donde hay más posibilidades de supervivencia de los microorganismos que contaminan el producto.

Los estudios sobre penetración del calor se centran en esta región ya que el diseño de un tratamiento térmico que permita alcanzar la temperatura adecuada en el punto frío Asegura que todos los demás puntos del recipiente o producto alcancen la temperatura deseada.

TRANSFERENCIA DE CALOR Conducción (lento porque el calor pasa de una partícula a otra por contacto debido a choques moleculares) Sobrecalentamiento del producto en aquellas partes que están en contacto con el envase o más cercanos a la fuente de calor . punto frío: El centro. Alimentos Sólidos

TRANSFERENCIA DE CALOR Convección (más rápido se forman corrientes convectivas dentro de la masa líquida por la disminución de la densidad del producto en las zonas más calientes). El punto frío usualmente se localiza sobre el eje vertical entre el centro geométrico y el fondo del envase Alimentos líquidos

DETERMINACIÓN DEL PUNTO FRÍO Mediante la colocación de los termopares en varios puntos laterales de un intercambiador de calor o de uno o varios envases (cada uno con un termopar pero en un punto diferente), o en la tapa de los envases de vidrio. Se conectan los termopares a un graficador Los datos de tiempo-temperatura se capturan Gráficas.

APLICACIÓN DEL TRATAMIENTO TÉRMICO Evitar o reducir el oscurecimiento Evitar o reducir la pérdida de valor nutritivo. Evitar el sabor a quemado o sobrecocido

PRINCIPIO DEL TERMOPAR Dos varillas de metales distintos se ponen en contacto por sus extremos para formar un circuito cerrado y una de las uniones se mantiene más elevada que la otra. Se genera una corriente eléctrica cuya magnitud depende de la diferencia de la temperatura entre ambas uniones.

CONSIDERACIONES PRÁCTICAS DE LA PENETRACIÓN DEL CALOR EN PRODUCTOS ENVASADOS Las autoclaves estacionarias (batch) pasan por un proceso de calentamiento al igual que el envase y el producto, por lo que se requiere de un ajuste al tiempo de arranque (tiempo que tarda un autoclave estacionario en alcanzar la temperatura de proceso).

Mientras se alcanza dicha temperatura ya se tiene un efecto térmico letal. Se estima en un 42% de ese tiempo, y por lo tanto, se establece un “CERO CORREGIDO”. Se obtiene restando el 42% del tiempo que el autoclave necesita para alcanzar la temperatura de operación o bien añadiendo el 58% del tiempo de arranque al tiempo que se prendió el vapor.

CURVA DE CALETAMIENTO Se ha demostrado que el PUNTO FRÍO se aproxima exponencialmente a la temperatura del medio de calentamiento (Tc). Al relacionar la diferencia de calentamiento menos la temperatura del punto frío a un tiempo cualquiera (Tc – T) contra el tiempo, utilizando papel semilogarítmico, se obtiene una línea recta.