PROCESAMIENTO PROCESAMIENTO TÉRMICO TÉRMICO

Tecnología de Frutas ITecnología de Frutas I

Trimestre 08 – ITrimestre 08 – I

Dra. Ma. de Lourdes Yáñez L. Dra. Ma. de Lourdes Yáñez L.

PROCESAMIENTO PROCESAMIENTO TÉRMICO TÉRMICO

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

CONCEPTOS Y PRINCIPIOS CONCEPTOS Y PRINCIPIOS DEL PROCESAMIENTO DEL PROCESAMIENTO

TÉRMINCO TÉRMINCO • Esterilización.- Eliminación de TODO Esterilización.- Eliminación de TODO

tipo de vida de un objeto o material. tipo de vida de un objeto o material. Excluye técnicas que sólo dañen a los Excluye técnicas que sólo dañen a los microorganismos o atenúen su microorganismos o atenúen su capacidad de reproducción.capacidad de reproducción.

• Asepsia.- Exclusión sólo de Asepsia.- Exclusión sólo de microorganismos dañinos como microorganismos dañinos como deseables (ejemplo: aislamiento de una deseables (ejemplo: aislamiento de una cepa determinada en condiciones cepa determinada en condiciones estériles).estériles).

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

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

Bases de los Proceso Bases de los Proceso TérmicosTérmicos

BENEFICOS

PATÓGENOS

Levaduras

Pan, queso vino, cerveza col agria, alcoholes

Hongos Antibióticos

Causan enfermedades

Invasión directa

Substancias producidas por ellos

Conocimiento profundo de la microbiología de lo los alimentos.

Discernir entre microorganismos

HONGOSHONGOS

• Compuestos por filamentos tubulares Compuestos por filamentos tubulares (hifas multicelulares) (hifas multicelulares)

• Reproducción por esporasReproducción por esporas• Ampliamente distribuidos en la Ampliamente distribuidos en la

naturalezanaturaleza• Condiciones ambientales Condiciones ambientales

– Alta humedadAlta humedad– Aireación Temperatura (aún en Aireación Temperatura (aún en

refrigeración)refrigeración)– Más tolerantes al frío que al calorMás tolerantes al frío que al calor

CARACTERÍSTICAS DE CARACTERÍSTICAS DE LOS HONGOSLOS HONGOS

• Incapacidad de sobrevivencia a Incapacidad de sobrevivencia a procesos térmicosprocesos térmicos

• Hongo más importante en la Hongo más importante en la industria del procesamiento:industria del procesamiento:

Byssochlamys fulva

Productos a base de frutas

Latas de bebidas de frutas

• Sus esporas pueden sobrevivir Sus esporas pueden sobrevivir más de 1 minuto a 92°C (198°F) más de 1 minuto a 92°C (198°F) en alimentos ácidos o en alimentos ácidos o acidificados.acidificados.

• Su crecimiento en alimentos Su crecimiento en alimentos procesados térmicamente no es procesados térmicamente no es problema significativo para la problema significativo para la salud pública.salud pública.

LEVADURASLEVADURAS

• Microorganismos unicelulares, de Microorganismos unicelulares, de forma ovoide a menudo.forma ovoide a menudo.

• Más pequeños que los hongos.Más pequeños que los hongos.• Más grandes que las bacterias.Más grandes que las bacterias.• Grosor ~ 0.0125 mm.Grosor ~ 0.0125 mm.• Reproducción: Gemación Reproducción: Gemación

(generalmente).(generalmente).• Algunas variedades generan esporas Algunas variedades generan esporas

dentro de una célula especial.dentro de una célula especial.

• Asociadas particularmente con alimentos Asociadas particularmente con alimentos líquidos que contienen azúcar y ácidos.líquidos que contienen azúcar y ácidos.

• Muy tolerantes al frío.Muy tolerantes al frío.• La mayoría se destruye por calentamiento a La mayoría se destruye por calentamiento a

77°C (170°F)77°C (170°F)• El deterioro de alimentos enlatados por El deterioro de alimentos enlatados por

levaduras puede deberse a un levaduras puede deberse a un procesamiento insuficiente.procesamiento insuficiente.

• Su crecimiento va acompañado Su crecimiento va acompañado generalmente de la producción de alcohol y generalmente de la producción de alcohol y COCO22 . En grandes cantidades infla el envase. . En grandes cantidades infla el envase.

• Su crecimiento en alimentos procesados Su crecimiento en alimentos procesados tampoco es problema significativo para la tampoco es problema significativo para la salud pública.salud pública.

BACTERIASBACTERIAS

• Los microorganismos más importantes y Los microorganismos más importantes y problemáticos en el procesamiento de problemáticos en el procesamiento de alimentos.alimentos.

• La mayoría inofensiva pero excretan La mayoría inofensiva pero excretan enzimas que pueden producir cambios enzimas que pueden producir cambios indeseables en el producto.indeseables en el producto.

• En algunos casos pueden producir En algunos casos pueden producir substancias venenosas. Redonda (cocos)substancias venenosas. Redonda (cocos)

• Bastones (bacilos)Bastones (bacilos)• Son cuerpos unicelulares, su longitud: Son cuerpos unicelulares, su longitud:

0.001 – 0.25 mm.0.001 – 0.25 mm.

Las más importantes en el deterioro de alimentos en forma

Redonda (cocos)

Bastones (bacilos)

• Reproducción: División celular cada 20 ó 30 Reproducción: División celular cada 20 ó 30 mins.mins.

Dependiendo de su habilidadPara formar esporas.

No esporados

Cocos

La mayoría de los bacilos

Esporados Algunos bacilos

• Esporas.- Una etapa de reposo no Esporas.- Una etapa de reposo no productora que permite la supervivencia productora que permite la supervivencia en condiciones desfavorables, son en condiciones desfavorables, son altamente resistentes al calor, frío y altamente resistentes al calor, frío y agentes químicos, pueden sobrevivir al agentes químicos, pueden sobrevivir al agua en ebullición (100°C o 212°F) por agua en ebullición (100°C o 212°F) por más de 16 h.más de 16 h.

• Las bacterias difieren en requerimientos Las bacterias difieren en requerimientos alimenticios y en sus características de alimenticios y en sus características de crecimiento en función del oxígeno, crecimiento en función del oxígeno, temperatura y tolerancia al ácido y temperatura y tolerancia al ácido y agentes químicos.agentes químicos.

• Bacterias más importantes en el Bacterias más importantes en el establecimiento de un proceso térmicoestablecimiento de un proceso térmico

Clostridium botulinum Clostridium botulinum (botulismo)(botulismo)

Forma EsporasEs aerobiaProduce una toxina letal para el ser humano.Se desarrolla pH’s > 4.5

Muy resistente al calorResistente a agentes químicos

Clostridium botulinum

ESTABLECIMIENTO DEL ESTABLECIMIENTO DEL PROCESO TÉRMICOPROCESO TÉRMICO

• Componentes químicosComponentes químicos• Factor ambiental que más fácilmente Factor ambiental que más fácilmente

se puede regular apara controlar la se puede regular apara controlar la carga microbiana: TEMPERATURA.carga microbiana: TEMPERATURA.

Radicaciones

Rayos U.V.

Microondas

También se pueden usar otros agentesComponentes químicos

• Los alimentos contaminados con Los alimentos contaminados con microorganismos se someten a microorganismos se someten a tratamiento con altas temperaturas por tratamiento con altas temperaturas por un tiempo determinadoun tiempo determinado

• EliminándolosEliminándolos• Evitar la actividad enzimática.Evitar la actividad enzimática.• Modificando la estructura terciaria Modificando la estructura terciaria

prevención del deterioro del producto prevención del deterioro del producto durante su almacenamiento durante su almacenamiento envasado hermético para evitar su envasado hermético para evitar su recontaminación.recontaminación.

PROCESO TÉRMICOPROCESO TÉRMICO

1.1. Se coloca al alimento en un envase Se coloca al alimento en un envase sellado calentado por un sellado calentado por un tiempo y temperatura específicos tiempo y temperatura específicos esterilidad comercial (envase esterilidad comercial (envase convencional).convencional).

2.2. Se calienta el alimento por un Se calienta el alimento por un tiempo y a temperatura suficiente tiempo y a temperatura suficiente para alcanzar la esterilidad para alcanzar la esterilidad comercial Se coloca en un comercial Se coloca en un envase estéril se sella envase estéril se sella (proceso aséptico)(proceso aséptico)

PROCEDIMIENTO PARA PROCEDIMIENTO PARA ESTBLECER CONDICIONES DEL ESTBLECER CONDICIONES DEL

PROCESO QUE SE DEBE PROCESO QUE SE DEBE APLICAR DEPENDE DE:APLICAR DEPENDE DE:

A.A. La naturaleza del alimento.La naturaleza del alimento.

B.B. Las dimensiones y material del Las dimensiones y material del recipiente en el que se encuentra recipiente en el que se encuentra envasado.envasado.

C.C. Los procesos térmicos utilizados.Los procesos térmicos utilizados.

D.D. Las características de crecimiento y Las características de crecimiento y sobrevivencia de los microorganismos sobrevivencia de los microorganismos que contaminan el alimento.que contaminan el alimento.

ESTABLECIMENTO DEL ESTABLECIMENTO DEL PROCESO TERMICO SE BASA PROCESO TERMICO SE BASA

EN DOS FACTORES:EN DOS FACTORES:

• Conocimiento de la resistencia Conocimiento de la resistencia térmica de los microorganismos térmica de los microorganismos (cantidad de calor requerida (cantidad de calor requerida para su destrucción) en cada para su destrucción) en cada producto específico.producto específico.

Determinación de la velocidad de Determinación de la velocidad de calentamiento de dicho producto calentamiento de dicho producto

(penetración de calor ).(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 ESPECIFICIDAD EN EL ESTABLECIMIENTO DEL ESTABLECIMIENTO DEL

PROCESOPROCESO • Para ese único calentamiento.Para ese único calentamiento.• Para su formulación.Para su formulación.• Su método de preparación.Su método de preparación.• Tamaño y tipo de envase (cuando Tamaño y tipo de envase (cuando

lo hay) en el que se procesa.lo hay) en el que se procesa.• El sistema de esterilización El sistema de esterilización

utilizado.utilizado.

CLASIFICACIÓN DE LOS CLASIFICACIÓN DE LOS ALIMENTOS POR SU ACIDEZALIMENTOS POR SU ACIDEZ • La capacidad de crecimiento y La capacidad de crecimiento y

resistencia al calor de los resistencia al calor de los microorganismos se ven afectados por:microorganismos se ven afectados por:

• La acidez del medioLa acidez del medio– A pH’s ácidos (< 4.5) Hongos y Levaduras.A pH’s ácidos (< 4.5) Hongos y Levaduras.– A pH’s menos ácidos (> 4.5) BacteriasA pH’s menos ácidos (> 4.5) Bacterias

• Los tratamientos térmicos que se Los tratamientos térmicos que se aplican a alimentos ácidos son más aplican a alimentos ácidos son más LigerosLigeros que para los alimentos no que para los alimentos no ácidos.ácidos.

PENETRACIÓN DE CALORPENETRACIÓN 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:1.El tiempo que requiere el alimento en alcanzar la temperatura deseada.2.El tiempo que se necesita para enfriarlo

Establecimiento de la velocidad de penetración de calor.

FACTORES QUE FACTORES QUE DETERMINAN LA DETERMINAN LA

PENETRACIÓN DE CALOR.PENETRACIÓN DE CALOR. A.A. Naturaleza (composición) y consistencia del Naturaleza (composición) y consistencia del

alimento. Condiciona por si mismo el alimento. Condiciona por si mismo el mecanismo de propagación de calor en su mecanismo de propagación de calor en su seno.seno.

• Presencia de grasa y aumento de azúcar Presencia de grasa y aumento de azúcar Retrasa velocidadRetrasa velocidad

• Viscosos o enteros más lento el Viscosos o enteros más lento el calentamiento (por conducción)calentamiento (por conducción)

B.B. Tamaño y forma del Envase. Mientras más Tamaño y forma del Envase. Mientras más grande sea el envase mayor será el tiempo grande sea el envase mayor será el tiempo para que el centro alcance la temperatura para que el centro alcance la temperatura deseada.deseada.

C.C. Material del Envase: La penetración del calor Material del Envase: La penetración del calor es más lenta en vidrio que envases metálicos.es más lenta en vidrio que envases metálicos.

PUNTO FRÍOPUNTO FRÍO

• Con la finalidad de tener la seguridad de Con la finalidad de tener la seguridad de la destrucción de los microorganismos en la destrucción de los microorganismos en un producto con o sin envase el calor un producto con o sin envase el calor suministrado debe entrar en suministrado debe entrar en todostodos los los puntos del producto o recipiente.puntos del producto o recipiente.

• Punto frío.- La región que normalmente es Punto frío.- La región que normalmente es la ULTIMA EN CALENTARSE es ~ el la ULTIMA EN CALENTARSE es ~ el centro geométrico del envase o de la masa centro geométrico del envase o de la masa de producto. Es una región crítica porque de producto. Es una región crítica porque es ahí en donde hay más posibilidades de es ahí en donde hay más posibilidades de supervivencia de los microorganismos que supervivencia de los microorganismos que contaminan el producto.contaminan el producto.

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

TRANSFERENCIA DE TRANSFERENCIA DE CALORCALOR

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 TRANSFERENCIA DE CALORCALOR

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 DETERMINACIÓN DEL PUNTO FRÍOPUNTO FRÍO

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

APLICACIÓN DEL APLICACIÓN DEL TRATAMIENTO TÉRMICOTRATAMIENTO TÉRMICO

• Evitar o reducir el oscurecimientoEvitar o reducir el oscurecimiento

• Evitar o reducir la pérdida de Evitar o reducir la pérdida de valor nutritivo.valor nutritivo.

• Evitar el sabor a quemado o Evitar el sabor a quemado o sobrecocidosobrecocido

PRINCIPIO DEL PRINCIPIO DEL TERMOPARTERMOPAR

• Dos varillas de metales distintos Dos varillas de metales distintos se ponen en contacto por sus se ponen en contacto por sus

extremos para formar un circuito extremos para formar un circuito cerrado y una de las uniones se cerrado y una de las uniones se

mantiene más elevada que la otra. mantiene más elevada que la otra. Se genera una corriente eléctrica Se genera una corriente eléctrica

cuya magnitud depende de la cuya magnitud depende de la diferencia de la temperatura diferencia de la temperatura

entre ambas uniones.entre ambas uniones.

CONSIDERACIONES PRÁCTICAS CONSIDERACIONES PRÁCTICAS DE LA PENETRACIÓN DEL DE LA PENETRACIÓN DEL

CALOR EN PRODUCTOS CALOR EN PRODUCTOS ENVASADOSENVASADOS

• Las autoclaves estacionarias Las autoclaves estacionarias (batch) pasan por un proceso de (batch) pasan por un proceso de calentamiento al igual que el calentamiento al igual que el envase y el producto, por lo que se envase y el producto, por lo que se requiere de un ajuste al tiempo de requiere de un ajuste al tiempo de arranque (tiempo que tarda un arranque (tiempo que tarda un autoclave estacionario en alcanzar autoclave estacionario en alcanzar la temperatura de proceso).la temperatura de proceso).

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

CURVA DE CURVA DE CALETAMIENTOCALETAMIENTO

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