SELECCIÓN DE TRATAMIENTOS TÉRMICOS Basada en la aplicación del tratamiento térmico más benigno que garantice la seguridad de los alimentos (libres de patógenos y toxinas) y que extienda su vida de almacenamiento. Dra. Lourdes Yañez

CONSIDERACIONES EN LA SELECCIÓN DE TRATAMIENTOS TÉRMICOS Combinación de tiempo-temperatura requeridas para la inactivación de la mayoría de los patógenos resistentes al calor y descomposición de un alimento particular. Características de la penetración de calor en un alimento particular, incluyendo a la lata o contenedor de elección si será empacado. Dra. Lourdes Yañez

OBJETIVO Proporcionar el tratamiento térmico que asegure que la partícula de alimento más lejana de la fuente de calor en un lote o dentro de un contenedor recibirá suficiente calor, por el tiempo suficiente para inactivar al patógeno más resistente y a los organismos o enzimas responsables del deterioro para alcanzar la esterilidad comercial. Dra. Lourdes Yañez

RESISTENCIA DE LOS MICROORGANISMOS AL CALOR El patógeno más resistente al calor encontrado en los alimentos y bajo condicioens anaerobias es Clostridium botulinum. Dra. Lourdes Yañez

OTRAS BACTERIAS NO PATÓGENAS PERO DETERIORATIVAS FORMADORAS DE ESPORAS Bacillus stearothermophilus (FS 1518) Anaerobio putrefactor 3679 Dra. Lourdes Yañez

CURVAS DE MUERTE TÉRMICA (TDC) Se mata a las bacterias mediante calor a una velocidad casi proporcional al número presente en el sistema que se está calentando = MUERTE DE ÓRDEN LOGARÍTMICO Dra. Lourdes Yañez

MUERTE DE ÓRDEN LOGARÍTMICO Bajo condiciones térmicas constantes el mismo porcentaje de población bacteriana se destruirá en un intervalo de tiempo determinado, sin tomar en cuenta el tamaño de la población sobreviviente. Dra. Lourdes Yañez

MUERTE DE ÓRDEN LOGARÍTMICO Si una temperatura dada mata al 90% de la población durante el primer minuto de calentamiento, se matará al 90% de la población restante en el segundo minuto , 90% de la que resta se eliminará en el tercer minuto, etc. Dra. Lourdes Yañez

MUERTE DE ÓRDEN LOGARÍTMICO Este principio también se aplica a esporas bacterianas, aunque la pendiente de la curva puede ser diferente a la de las células vegetativas, ya que las esporas son más resistentes que éstas. Dra. Lourdes Yañez

TIEMPO DE REDUCCIÓN DECIMAL VALOR “D” El tiempo en minutos a una temperatura específica requerido para destruir el 90% de los organismos de una población. El valor “D” disminuye a la población sobreviviente en lo equivalente a un ciclo logarítmico. Dra. Lourdes Yañez

CURVA TDC Dra. Lourdes Yañez

EJEMPLO Si una cantidad de alimento en una lata contuviera un millón de organismos y recibiera una cantidad de calor equivalente a 4 valores “D” contendría todavía 100 organismos sobrevivientes. Dra. Lourdes Yañez

EJEMPLO Si hubiese 100 latas como esas en un autoclave inicilamente y ésta proporcionara calor equivalente a 7 valores “D” se esperaría que las 100 latas con una población inicial total de 100 millones de bacterias contendría todavía 10 organismos sobrevivientes. Dra. Lourdes Yañez

RESULTADO Estadísticamente estas 10 bacterias estarían distribuidas entre las latas pero como no puede haber 0.1 organismo por lata entonces 10 latas tendrían probablemente UNA bacteria que podría descomponer al alimento, mientras 90 latas serían estériles. Dra. Lourdes Yañez

CURVA DE TIEMPO DE MUERTE TÉRMICA Se elaboran para un organismo particular, en un medio o alimento específico para proporcionar datos sobre los tiempos de destrucción para una población definida de ese organismo a diferentes temperaturas. Dra. Lourdes Yañez

VALOR “z” El número de grados requeridos por una curva de tiempo de muerte térmica específica para pasar por un ciclo logarítmico (cambio en factor de 10). Es también el índice de la pendiente negativa de la curva de tiempo de muerte térmica. Dra. Lourdes Yañez

SIGNIFICADO DEL VALOR “z” Caracteriza a la resistencia de las poblaciones a los cambios de temperatura. Un organismo dado tendrá diferentes valores “z” en diferentes alimentos. Dra. Lourdes Yañez

VALOR “F” El número de minutos a una temperatura específica requeridos para destruir un número específico de organismos con un valor z específico. Es una medida de la capacidad de esterilización de un tratamiento térmico. Dra. Lourdes Yañez

VALOR “F” DE REFERENCIA: Fo Es el número de minutos a 121°C requeridos para destruir un número específico de organismos cuyo valor z es de 10°C. Se conoce también a Fo como el “valor de esterilización” del tratamiento térmico. Dra. Lourdes Yañez

IMPLICACIONES DEL VALOR F0 Diversas magnitudes de calentamiento proporcionan diferentes valores F0. Los requerimientos de F0 de diversos alimentos difieren y son una medida de la facilidad o dificultad con la que estos alimentos pueden esterilizarse con calor. Dra. Lourdes Yañez

FACTORES QUE AFECTAN A LAS CARACTERÍSTICAS DE LA CURVA DE TIEMPO DE MUERTE TÉRMICA Composición del alimento al que se le aplica el tratamiento térmico. El ácido aumenta el poder eliminador del calor. Otros componentes de los alimentos protegerán a los organismos contra el calor. Dra. Lourdes Yañez

COMPONENTES DE LOS ALIMENTOS PROTECTORES CONTRA EL CALOR Azúcar, Almidón y Proteínas.- En altas concentraciones protegen a las esporas bacterianas. La fruta en almíbar requiere de mayor calentamiento que la materia prima. Grasas y Aceites.- Interfieren con la penetración del calor húmedo y protegen a los microorganismos y sus esporas. Dra. Lourdes Yañez

GRASAS Son pobres conductoras de calor. Hacen más ineficiente al sistema. Dra. Lourdes Yañez

MECANISMO DE PROTECCIÓN DE LAS GRASAS La humedad es un conductor de calor muy efectivo y letal que penetra a las células de los microorganismos y sus esporas, por lo que el calor húmedo es más eficiente que el calor seco. Los microorganismos quedan atrapados en los glóbulos de grasa. La humedad es menos eficiente para penetrarlos ya que se convierte más en calor seco. Dra. Lourdes Yañez

MECANISMO DE PROTECCIÓN DE LAS GRASAS En la misma lata o masa de alimento los organismos presentes en la fase líquida pueden morir más pronto mientras que se requiere más calentamiento para la inactivación de la flora de la fase oleosa, lo cual hace más difícil la esterilización de pescados y carnes. Dra. Lourdes Yañez

COMBINACIÓN GRASAS-AZÚCAR En los helados de crema la mezcla debe ser pasteurizada a una temperatura más alta o por un tiempo mayor que la leche para alcanzar una destrucción bacteriana adecuada. Dra. Lourdes Yañez

ALMIDÓN Afecta a la consistencia del alimento y a su curva de calentamiento. Puede cambiarla de covección a conducción. Retrasa la velocidad de penetración del calor del punto frío de la lata o de la masa de alimento, lo cual protege a los microorganismos. Dra. Lourdes Yañez

TIPOS DE ALMIDÓN Los almidones comúnes se engruesan durante el calentamiento, por lo que los alimentos requieren mayores tiempos de tratamiento térmico. Actualmente se han desarrollado almidones que se engruesan después del tratamiento térmico, mientras se enfrían (ejemplo: chow mein). Dra. Lourdes Yañez

LETALIDAD TOTAL DEL PROCESO Representa la suma de los efectos letales de los cambios de temperatura en el tiempo durante la operación total del autoclave Dra. Lourdes Yañez

UNIDAD DE LETALIDAD Para los cálculos del proceso se define como el calor de eliminación equivalente a UN minuto a 121°C contra un organismo con un valor z dado. TODOS los tratamientos térmicos igualmente destructivos proporcionan una unidad de letalidad. Dra. Lourdes Yañez

UNIDAD DE LETALIDAD Además: Las fracciones de UN minuto a 121°C o sus equivalentes, representan fracciones correspondientes de una unidad de letalidad. Estas fracciones se conocen como “velocidades letales”. Dra. Lourdes Yañez

DETERMINACIÓN DEL TIEMPO DE PROCESAMIENTO Y LA LETALIDAD DEL PROCESO Se puede calcular la velocidad letal de cualquier temperatura alcanzada en el punto frío de una lata sometida al autoclave, para cualquier organismo “blanco” a partir de la fórmula: Dra. Lourdes Yañez

FÓRMULA PARA CALCULAR LA VELOCIDAD LETAL Velocidad letal = antilog[(T – 121)/z] En donde: T y z están en grados Celsius Dra. Lourdes Yañez

PROCEDIMIENTO PARA LA DETERMINACIÓN DEL TIEMPO DE PROCESAMIENTO Y LA LETALIDAD DEL PROCESO Las velocidades letales correspondientes a temperaturas sucesivas tomadas de las curvas de penetración de calor y enfriamiento del proceso del autoclave se integran para determinar la letalidad total del proceso o su valor de esterilización (F0). Dra. Lourdes Yañez

DETERMINACIÓN DEL TIEMPO DE PROCESAMIENTO Y LA LETALIDAD DEL PROCESO Se grafican las velocidades letales contra el tiempo correspondiente a las curvas de calentamiento y enfriamiento respectivamente. El área total resultante bajo esta curva de velocidad letal, dividida por el área correspondiente a una unidad de letalidad proporciona la totalidad letal o F0. Dra. Lourdes Yañez

CURVA DE VELOCIDAD LETAL Dra. Lourdes Yañez

APLICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO El tiempo de calentamiento y penetración de calor variarán entre las diversas autoclaves, tamaños y formas diferentes de las latas o botellas, composición diversa de los alimentos, por lo tanto el tratamiento térmico requerido variará según el caso específico. Dra. Lourdes Yañez

USO DEL PROCEDIMIENTO EN LA INDUSTRIA DEL PROCESAMIENTO ACTUAL Los cálculos se llevan a cabo por computadora, la cual controla los procesos en el autoclave en aquéllas plantas procesadoras altamente equipadas. Dra. Lourdes Yañez

DATOS QUE SIEMPRE DEBERÁN CONOCERSE Datos de la curva letal bacteriana. Propiedades de penetración de calor del alimento. Ciertas características del autoclave. Se asegura un proceso térmico óptimo. Dra. Lourdes Yañez

ELABORACIÓN DE TABLAS DE TIEMPOS DE TRATAMIENTO TÉRMICO Con la experiencia se han elaborado tablas de tratamiento térmico para alimentos muy conocidos en latas de tamaños convencionales. Sin embargo, debe tenerse especial cuidado con productos o materiales novedosos en los que se debe elaborar los cálculos vistos. Dra. Lourdes Yañez

TIEMPO DE PROCESAMIENTO PARA VEGETALES EN LATAS 307X409 Y FRASCOS DE VIDRIO DEL No. 303 Dra. Lourdes Yañez

ESTUDIOS DE INOCULACIÓN DE EMPAQUES Se utilizan fórmulas basadas en curvas de muerte térmica, velocidades de penetración de calor, propiedades de autoclaves específicas para lograr una aproximación al tratamiento térmico más seguro, sin embargo, los resultados se confirman con los estudios de inoculación de empaques. Dra. Lourdes Yañez

INOCULACIÓN DE EMPAQUES Se inocula una población substancial del organismo resistente al calor, deteriorador de alimentos bajo estudio en latas de alimento. Las latas inoculadas se procesan en el autoclave a diferentes tiempos según fórmulas en alimentos parecidos. Dra. Lourdes Yañez

EJEMPLO Si las fórmulas conocidas indican para ese organismo un intervalo de tiempo de 60 minutos las latas bajo estudio serán procesadas en un gradiente de: 50, 55, 60, 65 y 70 minutos. En seguida se almacenan las latas a una temperatura que les es favorable a los organismos y/o sus esporas para desarrollarse. Dra. Lourdes Yañez

EJEMPLO Se examinan las latas periódicamente para buscar evidencia de desarrollo del microorganismo y deterioro del alimento, como abombamiento del envase por producción de gas. Las latas no abombadas también se examinan bacteriológicamente. Dra. Lourdes Yañez

EJEMPLO Se seleccionará como efectivo aquel tratamiento térmico que produzca consistentemente la esterilidad comercial para su utilización en el procesamiento del paquete de alimento bajo estudio. Dra. Lourdes Yañez

DIFERENTES COMBINACIONES DE TIEMPO-TEMPERATURA Es la base de varias de las técnicas más avanzadas y metodologías del procesamiento térmico. Dra. Lourdes Yañez

IMPLICACIONES DE LA COMBINACIÓN TIEMPO-TEMPERATURA Mientras más alta sea la temperatura se requerirá menor tiempo para la destrucción bacteriana. Este principio es cierto para todo tipo de microorganismos y sus esporas. Dra. Lourdes Yañez

IMPLICACIONES DE LA COMBINACIÓN TIEMPO-TEMPERATURA Por otro lado los alimentos no son igualmente resistentes a estas combinaciones. El factor más importante es el daño a la textura, el color, el sabor y el valor nutritivo de los alimentos, los cuales tienen qué ver más con el tiempo que con la temperatura. Dra. Lourdes Yañez

IMPLICACIONES DE LA COMBINACIÓN TIEMPO-TEMPERATURA La diferencia en sensibilidad al tiempo y la temperatura entre microorganismos y diversos alimentos es un fenómeno general que aplica en jugos, leche, carne y, en general, en otros materiales alimenticios sensibles al calor. Dra. Lourdes Yañez

IMPLICACIONES DE LA COMBINACIÓN TIEMPO-TEMPERATURA La sensibilidad relativa mayor de los microorganismos que de los ingredientes de los alimentos a las altas temperaturas se puede definir cuantitativamente en términos de coeficientes de temperatura para su destrucción. Dra. Lourdes Yañez

COEFICIENTES DE TEMPERATURA Mientras cada aumento de 10°C en la temperatura duplica aproximadamente la velocidad de las reacciones químicas contribuyendo así al deterioro del alimento, cada aumento de 10°C por arriba de la máxima temperatura para el crecimiento, produce aproximadamente un aumento de 10 veces en la velocidad de destrucción microbiana. Dra. Lourdes Yañez

IMPLICACIONES DE LOS COEFICIENTES DE TEMPERATURA Mayores temperaturas permiten el uso de tiempos de tratamiento térmico más cortos para la destrucción bacteriana y los tiempos cortos favorecen la retención de la calidad de los alimentos, por lo que los tratamientos térmicos a altas temperaturas por tiempos cortos se utilizan más que las bajas temperaturas por tiempos largos en alimentos sensibles al calor siempre que es posible. Dra. Lourdes Yañez

EJEMPLO Al pasteurizar ciertos jugos ácidos la industria usaba al principio tratamientos de cerca de 63°C por 30 minutos. Ahora se utiliza la pasteurización “flash” (rápida) de 88°C por 1 minuto, 100°C por 12 segundos ó 121°C por 2 segundos, ésta última es ya una práctica común. Dra. Lourdes Yañez

EJEMPLO Mientras la destrucción bacteriana es aproximadamente casi equivalente, el tratamiento de 121°C por 2 segundos proporciona el jugo de mejor calidad con respecto a su sabor y retención de vitaminas. Sin embargo, estos tratamientos necesitan equipo especial, difícil de diseñar y generalmente más caro que el que se necesita para el procesamiento a 63°C. Dra. Lourdes Yañez