Destrucción de los microorganismos por calor

Métodos de calentamiento

Cinética de destrucción microbiana

Curvas de destrucción térmica

DESTRUCCION PATOGENOS

INCREMENTO DEL TIEMPO DE

ALMACENAMIENTO

DESTRUCCION M.O.

ALTERANTES

Conducción

Convección

Conducción-Convección simultánea

Alimentos sólidos

Proceso lento

La velocidad de Transferencia de Calor disminuye a medida que la diferencia de temperatura baja (autoclave –centro del envase)

El calor se transfiere por corrientes de convección originadas por el cambio de densidad del líquido al calentarse.

Si la viscosidad aumenta, este efecto se reduce y por lo tanto la T.C. también disminuye.

Debido a presencia de pequeñas cantidades de aire en el autoclave durante el tratamiento térmico.

Se observa una inflexión o “rotura” de la curva de calentamiento.

Productos líquidos con alta proporción de sólidos

Productos con trozos sólidos grandes

Accidentalmente puede darse en sopas de fideos

Diferencia de temperaturas entre sistema autoclave – producto

Temperatura de llenado:

◦ En caliente alcanza la temperatura letal más rápido

◦ Si el pcto. Es de transmisión lenta, existen fallas en la distribución de la temperatura.

◦ Tomar la más baja temperatura referencial

Posición de los envases en el autoclave

Proporción sólido – líquido

Llenado

Naturaleza de los productos

Agitación de los envases

Forma y tamaño del envase

Clasificación de alimentos respecto a pH(Cameron/Esty)

Acidez baja pH > 5.0

Acidez media 4.5 – 5.0

Alimentos ácidos 3.7 – 4.5

Alimentos muy ácidos pH < 4.0

Otra clasificación:

-Acidez baja pH > 4.5

-Alimento ácido 4.0 – 4.5

-Alimento muy ácido pH < 4.0

Linea divisoria pH = 4.5

y su relación con C. botulinum.

Cinética de inactivación microorganismos

Cuando una población de microorganismos es expuesta a una temperatura letal, constante, hay una disminución de microorganismos de acuerdo a una cinética de primer orden.

Si N es número de microorganismos viables.-dN/dt = KN a t = 0 N = No

ln (N/No) = -KT

log (N/No) = -KT/ 2.303

log (N/No) = -t/D

N = No ( 10 –t/d )

Forma de las curvas de inactivación microbiana

log N

t

Ciclo logarítmico

Si se grafica log (N) vs tiempo (número de sobrevivientes en función de tiempo)

Nº de microorganismos sobrevivientes

tiempo

Ciclo logarítmico10.000

1.000

100

10

1

100125150 175200

A temperatura constante

D = tiempo de reducción decimal

Curva de supervivencia (gráfico semi-log)

Termorresistencia de microorganismos (Efecto de temperatura)

•Dependencia con respecto a la temperatura.

•Permite evaluar el valor D a diferentes temperaturas.

Valor Z

Si se grafica log D vs T

Se obtiene una línea recta.

log D

Tlog (F/ Fo) = (To – T)/z

log (D/Do) = (To – T)/z

log(tT/to) = (To – T)/z

z

Se puede calcular así un nuevo valor D en base a la temperatura de tratamiento térmico empleada.

El C. botulinum tiene un valor z = 18ºF ó 10 ºC y un D250 = 0,2 min. ¿Cuál es la ecuación para la curva de resistencia térmica del C. botulinum? ¿Cuál es el valor D a 240ºF?

Solución:

18

250)2,0(

TLogLogD

min72,010 14,0

240D

Valor D

Tiempo de reducción decimal

Tiempo necesario para reducir 10 veces el número de m.o. sobrevivientes

Tiempo necesario para atravesar un ciclo logarítmico

Valor z

Es el incremento de temperatura necesario para que D disminuya un ciclo logarítmico.

Valor de esterilidad o letalidad de un proceso (F)

S ó n: número de reducciones decimales

S = log (No/N)

Ejemplos de criterios:

5-D ( 5 reducciones decimales)para el microorganismo PA-3679

12-D (12 reducciones decimales) para el microorganismo C. botulinum

Hay diferentes criterios para seleccionar N final y por tanto n ó S.

Parámetro FT

Tiempo de proceso a una temperatura constante T que tiene una letalidad equivalente a la de un proceso dado.

T de referencias comunes

121° C (250 °F) para esterilización

82.2° C (180 °F) para pasteurización

65.5° C (150°F) para pasteurización

Temperatura de referencia = 250ºF (121ºC)

F121.1 = Fo

D121.1 = Do

F250 = Fo

D250 = Do

Clostridium botulinumD250 = 0,2 min

z = 18ºFFo = 2,5 min

Criterios para seleccionar N final ( y por tanto n o S)

a) Riesgo que significa para la salud del consumidor.

b) Deterioro del producto.

c) Calidad sensorial o nutrimental

log (N/No) = - t/D

Si consideramos

F = t

S = FT /DT

Valor de esterilización de un proceso ( Fo)

El valor de esterilización de un proceso está relacionado al número de reducciones decimales (s)

Tiempo equivalente de proceso a una temperatura de referencia. La temperatura de referencia es 121.1°C, basado en un valor de

Z = 10°C (18°F) Fo

Por otro lado la letalidad L, es el tiempo equivalente de calentamiento a 250°F (121.1°C) para 1 minuto a T:

L = 10 (T-To)/Z

Para un proceso a T constante, si se multiplica L por el tiempo de calentamiento a T, se obtiene Fo:

Fo = L * t

Si hay cambio de temperatura ( por ejemplo durante calentamiento y enfriamiento en un proceso de enlatado).

Se puede considerar la letalidad integrada, es decir, tomando pequeños incrementos de tiempo, t y tomando la T promedio en ese lapso, y con esto calcular L.

Fo = ( LT * t )

Fo = L

Letalidad C. botulinum

Fo = 3 min es el valor mínimo de tratamiento térmico para alimentos de baja acidez (pH> 4,5)

18/)25010 TL

Algunos valores de Fo recomendados

Producto Fo

Espárragos 2 – 4 min.

Ejotes en salmuera 3.5 min.

Pollo 6 – 8 min.

Maíz 9 – 15 min

Chícharo 7 – 11 min

Salchicha en salmuera 5 min.

Grupos microbianos de interés

a) Aerobios obligados

b) Anaerobios facultativos

c) Anaerobios obligados

Aerobios obligados

Es el grupo menos importante

Casi no hay oxígeno molecular

Baja termorresistencia

(Excepción: Bacillus subtilis, Bacillus mycoides)

Anaerobios facultativos

a) En alimentos de baja acidez

ej. Bacillus stearothermophilus

valor D250 > 4 min.

b) En alimentos ácidos.

Bacillus coagulans, B. macerans, B. polymyxa.

valor D250 ≈ 0.1 min

Anaerobios obligados

a) Mesófilos

Esporuladores anaerobios :

- C. botulinum (D250 ≈ 0.1- 0.2 min.)

- C. sporogenes (D250 ≈ 0.5- 1.5 min.)

(PA 36 79)

Anaerobio obligado

-C. thermosaccharolyticum, produce CO2, H2

-C. nigrificans

b)Termófilos

H2S

Bacterias no esporuladoras, levaduras y mohos importantes en deterioro de alimentos de alta acidez (pH < 4.0) con tratamiento térmico ligero, ej. Jugos.

Ejemplo: Lactobacillus, Leuconostoc, algunas levaduras

(D150 ≈ 1 min)

Normalmente pasteurización es adecuado para su destrucción.

Poca termoresistencia, excepto: Byssochlamys fulva

Resistencia térmica de microorganismosformadores de esporas y de interés en el

tratamiento térmico

Microorganismo D250- min. Z-, ªC

B. stearothermophilus 4.0 7.0

B. subtilis 0.48-0.76 7.4-13.0

B. cereus 0.0065 9.7

B. megaterium 0.04 8.8

C. sporogenes 0.15 13.0

C. sorogenes (PA 3679) 0.48-1.4 10.6

C. botulinum 0.21 9.9

C. thermosaccharolyticum 3.0-4.0 8.9-12.2

o

Efecto de tratamiento térmico en factores de calidad.

La degradación de nutrientes y otros factores de calidad se puede evaluar de la misma manera que la inactivación de microorganismos

Cinética de primer orden

Parámetros de termorresistencia de factores de calidad.

Factor Do (min) Z (°C) Ac. ascórbico (Chícharos) 246 50.5

Rx. de oscurecimento en leche 12.5 26

Caroteno (Vit. A) en hígado 43.6 25.5

Clorofila (chícharo) 13.2 38.8

Aspectos sensoriales 12.5 26

Tiamina 158 31

C. botulinum 0.21 10

Los valores D y z son mayores para factores de calidad en comparación a los de microorganismos.

Mayor termorresistencia de factores de calidad

Los microorganismos son más sensibles a cambios de temperatura

Optimizar calidad del producto tratado térmicamente

DETERMINACION DE PROCESOS TÉRMICOS

En general hay 2 formas principales de evaluar la letalidad de procesos térmicos.

a) Método general Integración gráfica de la curva de t vs L

b) Método de la fórmula

Usa valores previamente calculados de algunos parámetros en una ecuación para evaluar el tiempo de proceso o la letalidad del proceso

Generalmente se reconocen 2 tipos de problemas relacionados al cálculo de procesos térmicos:

1) Evaluación del tiempo y temperatura necesarios para lograr una determinada letalidad.

2) Evaluación de la letalidad producida por un proceso (tiempo y temperatura).

Para la evaluación de procesos es fundamental conocer datos de transferencia de calor, es decir, datos de temperatura en el producto en función del tiempo.