enlatado 1
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Tema: Teoría del Enlatado
MATERIA: MANEJO Y
PROCESAMIENTO DE
PRODUCTOS MARINOS
Hermosillo, Son. Mayo 2011
Dra. Ofelia Rouzaud Sández
Maestría en Ciencias y Tecnología de
Alimentos
Procesos térmicos en la industria alimentaria
Esterilización y pasteurización: procesos de
calentamiento para inactivar o destruir actividad
enzimática y microbiana en alimentos
Cocimiento: (horneado, rostizado, freído, entre
otros): calentamiento para alterar la calidad
comestible y destruir microorganismos y enzimas
para que el alimento sea seguro para su consumo
Deshidratación y secado: calentamiento para quitar
la mayoría del agua por evaporación (o sublimación)
para extender la vida de anaquel de los alimentos por
la reducción de la actividad de agua
Descongelación: calentamiento para cambiar de
fase sólida a líquida el agua del alimento
LA TEORÍA DEL ENLATADO
Proceso que involucra un calentamiento
del alimento en contenedores
herméticamente sellados, por un tiempo
específico a una temperatura específica,
para eliminar a los microorganismos
patógenos que ponen en peligro la salud
pública y a los microorganismos y enzimas
que deterioran al alimento durante el
almacenamiento.
Ramaswamy y Marcotte, (2006)
También se le llama:
Apertización:
Esterilización comercial:El alimento no es estéril, pueden quedar esporas
viables pero incapaces de germinar durante el
almacenamiento
Tratamiento térmico:También lo son la cocción, el escaldado,
la pasteurización
Vocablo antiguo utilizado por su origen y en
honor a Nicolás Appert
Lund, 1975
Tipo y resistencia térmica del mo o enzima
pH del alimento
Condiciones del calentamiento
Propiedades termofísicas del alimento
Tamaño y forma del contenedor
Condiciones del almacenamiento
¿Cuál es el objetivo del proceso?
Obtener la esterilización comercial
Aplicando las condiciones térmicas ¿Cómo?
¿De qué dependen ?
Tipo y resistencia térmica del mo
Las esporas de aerobios obligados son
menos resistentes al calor que las anaerobias
(facultativas u obligadas)
Clase Descripción Ejemplos
Aerobios
obligados
Requiere oxígeno
para crecer
Hongos, Micrococcus,
Serratia marcescens,
Mycobacterium tuberculosis
Anaerobios
obligados
Requiere ausencia
de oxígeno
Clostridium botulinum, C.
esporogenes, C.
thermosaccharolyticum
Anaerobios
facultativos
Pueden crecer en
ausencia o
presencia de
pequeñas
cantidades de
oxígeno
Bacillus coagulans,
Staphylococcus aureus
El crecimiento y la actividad de los mo’s
dependen del pH
Grupo pH Ejemplos
Alta acidez < 3.7 Jugos de frutas,
manzanas, cerezas
Ácidos o
medio ácidos
3.7- 4.5 Mermeladas de
frutas, jugos de
vegetales, piña
Baja acidez 4.5 Todas las carnes,
pescados, vegetales
Clasificación de los alimentos en base al pH
Rango aprox. de
temperatura (°C) para
crecimiento
Alimento ácido
3.7<pH<4.5
Alimento de baja acidez
pH 4.5
Termofílico (55-35°) B. coagulans
S. thermophilus
L. bulgaricus
C. thermosaccharolyticum
C. nigricans
B. stearothermophilus
Mesofílico (40-10°) C. butyricum
C. pasteurianum
B. mascerans
C. botulinum (A y B)
C. sporogenes
B. licheniformis
Psicrofílico (35-<5°) B. polymyxa
Pseudomonas
Micrococcus
B. subtilis
C. botulinum E
S. aureus
Requerimientos de temperatura y pH de algunos mo
que producen putrefacción
Debido a la alta resistencia térmica del
C. botulinum, que es el mo de interés
para la salud pública en alimentos de
baja acidez, se emplean temperaturas
de 115 a 125°C para el procesamiento
de estos alimentos
Establecimiento del proceso
térmico
Método experimental y método
matemático
Método experimental: ¿Cómo se asegura
que el objetivo del proceso se va ha
cumplir?
El producto alimenticio se prueba.
¿Cuáles pruebas?
Mo sobrevivientes
Nutrientes activos
Factores de calidad como color, textura, sabor
Si el resultado es que el objetivo se alcanza,
entonces el proceso se adopta
Método matemático: se basa en el
conocimiento del comportamiento del sistema
¿Quién es el sistema?
El alimento y sus componentes
¿ y la respuesta?
El efecto del calor sobre los componentes,
incluyendo los mo
Información que se requiere:
La constante de velocidad de la reacción para el
componente a las condiciones que prevalecen en la
práctica
La dependencia de la constante de velocidad a la
temperatura
La destrucción térmica de los mo, de
los nutrientes, de los factores de
calidad y de las enzimas, generalmente
obedecen a una cinética de reacción
de primer orden.
“La velocidad de destrucción o inactivación
de cada uno de estos componentes es
dependiente de la concentración”
Es una destrucción o inactivación de
orden logaritmica
Para la inactivación microbiana:
log N = log N0 - kt2.303
N/N0 es la fracción de sobrevivientes al tratamiento
durante el tiempo t
0 50 100 150 200100
1000
10000
100000
Tiempo (min)
So
bre
viv
ien
tes
(U
FC
/ml)
Valor D
N0
N
m = -(k/2.303)
Curva de sobrevivencia y valor D
La dependencia de la constante de velocidad
a la temperatura se describe por dos
métodos:
1)La ecuación de Arrhenius
k= k0 exp (-Ea/RT)
2)Las curvas de tiempo de muerte térmica,
TDT (Bigelow, 1921)
Es el tiempo de calentamiento requerido para
causar la destrución completa de una
población microbiana
k0 es el factor de frecuencia
0.1
1
10
100
1000
10000
100000
0 10 20 30
Tiempo (min)
So
bre
viv
ien
tes
(U
FC
/ml)
1D
2D
3D
4D
5D
Múltiple D y TDT
TDT = n D
So
bre
viv
ien
tes
(U
FC
/ml)
Tiempo (min)
N0
T1
T2
T3
T1>T2>T3
Influencia de la Temperatura en una Curva de
Sobrevivencia
Dependencia a la temperatura de los parámetros
cinéticos
A mayor
temperatura
se tienen
menores
valores de
DD1 D2 D3
La sensibilidad a la temperatura de D se expresa en
una curva de resistencia térmica con valores de
log D vs temperatura.
1
10
100V
alo
res D
Temperatura
z
Z es el indicador de la
sensibilidad a la
temperatura
Z = (T2 – T1)
log (D1) – log (D2)
El parámetro z mide la variación de lavelocidad de destrucción térmica con latemperatura, y representa la elevaciónde temperatura necesaria para reducirel tiempo de tratamiento a la décimaparte.
Reacciones con valores pequeños de z son
altamente dependientes de la temperatura,
mientras que con valores altos de z son
menos afectadas por la temperatura
Usando un valor de referencia D0 a una temperatura
de referencia T0 (121.1ºC para esterilización térmica):
D = D0 10 [(T0 –T)/z]
El concepto letalidad (valor F)
La capacidad de esterilización del proceso térmico
Por conveniencia se define como un
calentamiento equivalente de un minuto a una
temperatura de referencia (121.1ºC)
Puede ser representado como un múltiplo o una
fracción del valor D
F = F0 10 [(T0 –T)/z]
El proceso debe reducir la probabilidad de que una espora de
C. botulinum sobreviva en un alimento de baja acidez de una
en un millón de millones (1 en 1012) = Proceso 12D
El proceso estándar es 3 min equivalente a 121.1°C,
referido como F03
Una vez que la curva TDT ha sido establecida
para un determinado microorganismo, puede ser
utilizada para el cálculo de los requisitos de tiempo
y temperatura para cualquier proceso térmico
ideal
En un proceso térmico se requiere que se logre
una reducción de una población de esporas
bacterianas de 6 ciclos logarítmicos cuya
cinética está descrita por una curva TDT. Se ha
escogido la temperatura de 112°C para el
proceso y en esa curva el valor de D es de 10
minutos. ¿Cuántos minutos serán necesarios
para tener un proceso térmico ideal?
Si se elige 130°C y el valor de D es de 0.1min,
¿cuántos minutos serán necesarios para
conseguir la reducción de 6 ciclos logarítmicos?
Problema
CINÉTICA DE LA
PENETRACIÓN DE CALOR
El cálculo del tiempo de proceso para
afectar la carga microbiana del
alimento se ha hecho suponiendo que
el producto se mantenía a la
temperatura requerida.
En la práctica sólo es posible para
líquidos tratados en una capa muy fina
T
T T
T
T
T
T
T
T
T
CALENTAMIENTO A LA TEMPERATURA DE PROCESO
ENFRIAMIENTO
ESTOS INTERCAMBIOS TÉRMICOS DEPENDERÁN DE:
Proceso
Producto
Envase
Coeficiente superficial de
transmisión de calor
Agitación
FACTORES
Naturaleza
Temperatura inicial
Propiedades termofísicas
Geometría
Materiales
h, el más alto se
obtiene con vapor
condensándose
Incrementa la transmisión de calor
Condiciona la penetración de calor
Ti alta el proceso será corto
Difusividad
térmica
Superficie/volumen condiciona la pc
Hojalata, vidrio, film plástico,
aluminio, la conductividad térmica
determinan la pc
Localización de la zona crítica (ZC) y
evolución de la temperatura en el interior
del alimento
Productos calientan por
convección a 1/10 de la altura
Productos calientan por
conducción en el centro
geométrico de su masa
Productos intervienen los 2
mecanismos en el centro del
sólido de mayor tamaño
Tiempo (min)
Tem
pe
ratu
ra (
°C)
Calent. Mantenim. Enfriam.
Esterilización en autoclave de un producto
Tp
Convección Conducción
Autoclave
Trazado de la gráfica de penetración de
calor
En una gráfica semilogarítmica representar en las abscisas
el tiempo y en las ordenadas la diferencia entre la
temperatura del autoclave (Tr) y la del envase (T)
Tiempo (min)
1
10
100
Tr-
T (
°C
)
fh
Tr - Ti Tr - Tpi
Jh = (Tr – Tpi)/(Tr – Ti)
El factor fh es el número en minutos
correspondiente a un ciclo lograrítmico
de la escala térmica.
Por ser la inversa de la pendiente de la
recta, es una medida, también inversa, de
la velocidad de penetración del calor
El tramo curvo se debe a un período inicial
en el que la temperatura del autoclave se
eleva hasta alcanzar la elegida para el
proceso. Se le llama factor de inercia, jh.
Rotando el papel 180° (Gráfica Jackson)
Conserva se entiende a todo alimento
colocado en envase hermético y sometido,
a la acción de calor suficiente para inactivar
o destruir microorganismos, de manera de
hacerse inalterable por el tiempo.
Semiconserva el envase hermético, no se somete al
calor, por lo cual tiene un período limitado de
conservación.
Autoclave Steriflow
(www.steriflow.com)
Interior rotatorio (Steriflow)