PRUEBA DE PENETRACIÓN DE CALOR Y DISEÑO DEL PROCESO TÉRMICO CON EL MÉTODO DE LA FÓRMULA BALL
Ing. Samuel Silva Baigorria
1. INTRODUCCIÓN El enlatado es un proceso térmico de conservación de los alimentos en el que éstos alcanzan la esterilidad comercial colocándolos en recipientes herméticamente cerrados que luego se calientan. En esto se debe examinar los siguientes factores:
• • • •
Esterilidad del producto Economía Calidad del producto Uniformidad del producto
1. INTRODUCCIÓN El enlatado es un proceso térmico de conservación de los alimentos en el que éstos alcanzan la esterilidad comercial colocándolos en recipientes herméticamente cerrados que luego se calientan. En esto se debe examinar los siguientes factores:
• • • •
Esterilidad del producto Economía Calidad del producto Uniformidad del producto
La evaluación de los procesos térmico supone determinar dos series separadas de parámetros: 1. La prim primer eraa ser serie ie de pará paráme metr tros os desc descri ribe be la cinética de la destrucción de microorganismos:
Valor D, tiempo necesario para que haya una reducción de 10 veces en el número de organismos a una temperatura determinada Valor Z, cantidad de cambio de temperaturas en grados, que se necesita para que haya un cambio de 10 veces en el valor D Velocidad Letal “L”, convierte el tiempo real de calentamiento de un proceso, a una temperatura especificada, en el tiempo que se requeriría a 250 °F (121 °C) para lograr la misma destrucción de Clostridium botulinum. Letalidad Fo, Tiempo a 250 °F (121 °C) en que se alcanza la misma destrucción del Clostridium botulinum que la del proceso que se estudia
2. La segunda serie de parámetros describe las características de penetración de calor del sistema e influye: Parámetros de respuesta a la temperatura f h y f c , éstos describen la velocidad de penetración de calor en un recipiente y en su contenido durante el calentamiento y el enfriamiento. Factores de retraso j h y j c , éstos describen el tiempo que transcurre antes de que la velocidad de penetración de calor alcance f h y f c.
2. Antecedentes
2.1 Prueba de Penetración de Calor 2.2 Curva de Enfriamiento 2.3 Método de la Fórmula de Ball 2.4 Cambio del Tamaño de la Lata 2.5 Equipos
2.1 Prueba de Penetración de Calor
alimento
TERMOPAR
POR CONDUCCIÓN
POR CONVECCIÓN Punto frío
Temperatura de la cámara
Autoclave
Temperatura en el punto
t = tiempo desde el comienzo del procesamiento (min)
Donde:
T = temperatura del punto frío del alimento en cualquier tiempo t To = la temperatura del punto frío del alimento en el momento del inicio (t = 0)
T1 = temperatura de procesamiento del autoclave
Tabla 1 – Datos característicos de una prueba de penetración por calor Tiempo (min)
Temperatura del Temperatura del autoclave (°F) punto más frío (°F)
Diferencia
t
TR
T
T1 - T
0
71
70
170
5
151
75
10
240
94
15
154
86
T2 = Temperatura del medio de enfriamiento
20
240 = T1 240
194
46
T0 = Temperatura inicial del producto
25
240
215
25
30
240
229
11
TB = Temperatura del producto a la desconexión del vapor
35
240
234
6
40
240
237
3
45
158
195
50
70
145
55
68 = T2 68
118
60
100
= T0
= TB
165 146
T1 = Temperatura del medio de calentamiento
Intersección aparente Intersección real Se le llama a esta diferencia log (jh), entonces la ecuación 2 se convierte en:
Resolviendo la ecuación 3a con respecto a la intersección aparente, log(T1 - TA)
Sustituyendo la ecuación 3b en la ecuación 1, y simplificando se tiene lo siguiente:
La ecuación 5 es la ecuación lineal de elección, cuya intersección se calcula a partir de la temperatura inicial real.
El único requisito es que se cuente con alguna manera determinar j, para hacerlo se simplifica la ecuación 3a
Ejemplo 1 En la Tabla 1 se lee T1 = 240 °F, T0 = 70 °F. A partir de la figura 3 se lee T1 – TA = 580 °F y f h =17.5 min. Calcule j h.
Sustituyendo estos valores en la ecuación 5, se obtiene A 37 min, la temperatura será:
Ejemplo 2 Suponiendo que f h y j h, en el ejemplo 1 tienen los mismo valores, sin considerar la temperatura inicial del alimento ni la temperatura del autoclave, calcule la temperatura de una lata después de 28 min si la temperatura del procesamiento en el autoclave es 246 °F y el alimento se encuentra inicialmente a 87 °F.
Ejemplo 3 Calcule el tiempo que se requiere para que el mismo sistema alcance 250 °F, si la temperatura inicial es de 65 °F y la temperatura de procesamiento en el autoclave es de 254 °F
Elabore una gráfica de (T – T 2) contra el tiempo. Ajuste una línea recta y determine f c como el tiempo necesario para que la curva de enfriamiento atraviese un ciclo log. Sea TBA = temperatura aparente del alimento al momento de la desconexión, como se lee con dicha línea. Determine j c y escriba la ecuación de enfriamiento
Figura 5 – Puntos sobresalientes sobresalientes de un perfil perfil de temperatura durante la porción de enfriamiento de una prueba de penetración
Ejemplo 4 La Figura 5 representa una gráfica de la temperatura del alimento menos la temperatura del medio de enfriamiento (T – T2) contra el tiempo determinado a partir de la porción de enfriamiento de la Figura 4. partiendo de esta gráfica, se lee f c = 16.5 min y TBA – T2 = 240 °F. de la Tabla 1, se lee que la temperatura del alimento al momento de la desconexión es TB = 237 °F y la temperatura del medio de enfriamiento es T2 = 68 °F. el valor de j c se calcula del siguiente modo:
Por consiguiente, la ecuación de la curva de enfriamiento es:
con, t = tiempo de enfriamiento Esta ecuación se utiliza para predecir tiempos de enfriamiento. Si se utilizan valores particulares de T 2 y TB en estos datos, la ecuación se convierte en:
2.3 Método de la Fórmula de Ball Ball ha propuesto una fórmula para calcular la letalidad en una nueva situación utilizando los valores de f y j obtenidos experimentalmente para un producto particular. Este método implica utilizar la misma serie de valores f y j , los cuales pueden utilizarse con distintas temperaturas iniciales y temperaturas del medio de calentamiento sin necesidad experimentación adicional. Además, se cuenta con las fórmulas para convertir valores de f a fin de que se ajusten a diferentes tamaños de lata.
Ball propuso la siguiente simplificación: La temperatura del autoclave empieza a ascender desde el tiempo 0 hasta el tiempo en que alcanza la temperatura de procesamiento. Durante este tiempo tc “de levante”, la velocidad letal esta cambiando constantemente.
tc
Figura 6 – El tiempo de levante del proceso e inicio del tiempo de procesamiento Ball (Temperatura real de procesamiento)
Ball propuso reemplazar esta curva por otra que permanece a la temperatura inicial durante 58 % del tiempo de levante, luego cambia instantáneamente a la temperatura del procesamiento total.
0.42 tc Tiempo de inicio del proceso
Figura 7 – El tiempo de levante del proceso e inicio del tiempo de procesamiento Ball (Simplificación de Ball)
Si se usa el tiempo de procesamiento Ball, la ecuación de la curva de calentamiento se convierte en:
Se define g = T1 – Tb = la diferencia entre la temperatura máxima del alimento y la temperatura del medio de calentamiento, entonces tenemos: Con la ecuación 9, se puede calcular g para cualquier tiempo de procesamiento de Ball De manera inversa, se puede calcular el tiempo de procesamiento de Ball para cualquier g deseada con la ecuación 10:
Ejemplo 5
A partir de la Figura 7, se lee el tiempo de levante como tc = 8 min y el tiempo de procesamiento como tp = 34 min. Esto da el tiempo de procesamiento de Ball: 8 min El comienzo del tiempo de procesamiento de Ball ocurre a 0.58(8) = 4.6 min y se observa en la Figura 8. la línea ajustada atraviesa el tiempo a 330 °F, en vez de 580 °F y se convierte en la intersección T1 – TA, utilizándola, se calcula j h de la siguiente manera:
y la ecuación para predecir la temperatura se transforma en:
330 °F
2.3.1 Determinación del tiempo de un proceso de esterilización a base de calor Se hace las siguientes suposiciones:
• • • •
Que f h = f c esto es, la curva de calentamiento y la curva de enfriamiento tienen la misma pendiente. Que j c = 1.41 min. Que la transición del calentamiento y enfriamiento es un segmento de una parábola en una gráfica semilogarítmica. Que la temperatura del medio de enfriamiento es 180 °F inferior a la temperatura del medio de calentamiento.
Con esta información, es posible utilizar el método de Ball para calcular el tiempo de procesamiento de Ball que se necesita para un proceso: T0 = temperatura inicial del producto T1 = temperatura del autoclave F0 = letalidad que se va alcanzar
Ejemplo 6 Se está diseñando un proceso de esterilización para alcanzar F0 = 7 min. En otras palabras, se busca un proceso que sea equivalente en cuanto a la destrucción del Cl botulinum a 7 min a 250 °F. Los parámetros obtenidos en el ejemplo 5 fueron: f h = 17.5 min y j c = 2.0 min. La temperatura inicial del alimento es 170 °F y la temperatura del procesamiento 240 °F. Calcule el tiempo de procesamiento de Ball que se necesita.
Solución Se hacen las suposiciones estándar de que: fc = fh = 17.5 min Jjc = 1.41 min T2 = T1 – 180 °F. Los cálculos se hacen en la Tabla 2 Figura 10 – Clostridium botulinum
Tabla 2 – Cálculo del tiempo de esterilización para una F o deseada
Terminología Letalidad (min. De procesamiento
Variable
Tabulación
F0 (min)
7 min
2
f h (min)
17.5 min
3
j h
1.94
1
4
Temperatura inicial del producto
T0 (°F)
70 °F
5
Temperatura del medio de calentamiento
T1 (°F)
240 °F
7
T1 – T0
240 – 70 = 170
8
j h(T1 – T0)
1.94(170) = 330
9
log [ j h(T1 – T0)]
log(33) = 2.519
6
10
Use los valores de log (g) para ésta R(fh/U) con Z = 18 °F que se usa en el proceso de procesos térmicos 11
log(g)
-0.75
12
log [ j h(T1 – T0)] – log(g)
2.519 – ( - 0.756) = 3.275
fh/U vs. log g Values for the Ball Formula Method fh/U 0.350 0.400 0.450 0.500 0.550 0.600 0.650 0.700 0.750 0.800 0.850 0.900 0.950 1.000 1.100 1.200 1.300 1.400 1.500 1.600 1.700 1.800 1.900 2.000 2.500 3.000
log g –2.147 –1.790 –1.512 –1.290 –1.108 –0.949 –0.843 –0.736 –0.635 –0.544 –0.463 –0.392 –0.328 –0.273 –0.173 –0.090 –0.019 0.042 0.097 0.146 0.183 0.229 0.265 0.298 0.430 0.525
fh/U 4.000 4.500 5.000 5.500 6.000 7.000 8.000 9.000 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.0 120.0 140.0 160.0 180.0
log g 0.655 0.702 0.742 0.776 0.805 0.854 0.894 0.927 0.955 1.052 1.112 1.155 1.187 1.214 1.235 1.254 1.270 1.296 1.318 1.336 1.352 1.365 1.388 1.406 1.422 1.435
Ejemplo 7 Se está evaluando un proceso y se necesita determinar su valor F0 la temperatura de procesamiento es 255 °F. la temperatura inicial del alimento es 95 °F y los valores f h = 17.5 min. y j h = 1.94 El tiempo de levante es 12 min. Y el tiempo de procesamiento es 23 min.
Tabla 3
Variable
Tabulación
1
tB (min)
23 + 0.42(12) = 28 min
2
f h (min)
17.5 min
3
j h
1.94
4
T0 (°F)
95 °F
5
T1 (°F)
255 °F
7
T1 – T0
255 – 95 = 160
8
j h(T1 – T0)
1.94(160) = 310
9
log [ j h(T1 – T0)]
log(310) = 2.49
tB / f h
28 / 17.5 = 1.60
6
10
2.49 – 1.60 = 0.89
11
Use la Tabla para obtener R( f h/U) para el log(g) dado: 12 13
R
7.8886
2.4 Cambio del Tamaño de la Lata 2.4.1 Alimentos Conductivos. Para alimentos conductivos, la relación entre f h y las dimensiones de la lata puede expresarse por la siguiente ecuación:
Donde: d = diámetro de la lata (1/8 de pulgada) L = longitud de la lata (1/4 de pulgada) f h = factor de penetración de calor
d = 1/8 pulgada
α = difusividad térmica de alimento
La relación de los valores f para dos latas es igual al cociente de sus factores de lata:
α = m2 /s
a d a g l u p e d 4 / 1 = L
Ejemplo 8 Una prueba de penetración de calor determina que para un producto particular, f h = 27 min, en una lata 307 x 509. Calcule el valor de f h que se utilizaría para una lata 202 x 308 Solución: En la industria de enlatado de los EE.UU. se acostumbra designar el tamaño de las latas con un número de 3 cifras. La primera cifra representa pulgadas y las dos siguientes dieciseisavos de pulgada. Por ejemplo, 211x400 es una lata con un diámetro de 2 11/16" y una altura de 4".
d = 307 9 0 5 = L
Usando la Ecuación 12 tenemos:
2.4.2 Alimentos Convectivos Para alimentos convectivos el factor de lata es: Donde:
d = 307 9 0 5 = L
Ejemplo 9
Calcule el valor de f h del ejemplo 8, si el alimento fuese calentamiento convectivo
El valor fh para la lata 208 x 308 es:
2.5 CINÉTICA MICROBIANA Por un tratamiento térmico los Microorganismos mueren con una velocidad de destrucción dada por:
para N , la población microbiana en una unidad de masa o volumen, y k una constante o velocidad de reacción, que depende del microorganismo y su medio externo.
Si se llama D al tiempo (min) para que la población original se reduzca a un décimo
Expresando la variación de la población en términos del tiempo de reducción decimal D:
FIGURA 11. POBLACIÓN MICROBIANA EN EL TIEMPO PARA UNA TEMPERATURA T, TAMBIÉN LLAMADA CURVA DE
D es el tiempo entre dos ciclos de la gráfica 1. N/No se conoce como Probabilidad de deterioro y debe tener un valor menor que 1.
EJEMPLO 9 Una suspensión contiene 4 x 10 5 esporas de un organismo A que tiene un valor D de 1.5 min a 121.1 ºC y 9 x 106 esporas de un microbio B que tiene un valor D de 1.0 min a 121.1 ºC. El material se calienta a 121.1ºC; se desea saber el tiempo de exposición a esa temperatura requerido para una probabilidad de deterioro de 1/1000.
Para el microorganismo A : t = 1.5 log ( 4 x 105/ 0.001) = 14.40 min Para el microorganismo B : t = 1.0 log ( 9 x 10 6/ 0.001) = 7.95 min El tiempo requerido será el mayor , 14.4 min
EJEMPLO 10 Describir el decrecimiento de una población microbiana según la duración del tratamiento térmico, si la población inicial en una masa o volumen dado es de 104 esporas Expresando la duración en términos de múltiplos de D , se tiene : Duración del tratamiento térmico (Min) Número de esporas
Los valores inferiores a uno deben entenderse en términos probabilísticos. Así, si el número de esporas se refiere a las contenidas en una lata, el último valor, correspondiente a un tratamiento de 6D significa que en 100 latas existe la probabilidad de encontrar una espora viable
Determinación del valor D, desde la Esterilización Parcial Esta técnica, propuesta por Stumbo (1973) permite la determinación de valores de D utilizando información de población sobreviviente a dos tiempos de calentamiento. La muestra demora un tiempo para alcanzar la temperatura de prueba (Tiempo de demora - lag time- en inglés); medido el tiempo de demora en el ensayo de interés, deben usarse tiempos de exposición superiores. Si t 1 y t2 son los tiempos de calentamiento, y N 1 y N2 son las poblaciones finales de supervivientes, el valor de D se halla según:
EJEMPLO 11 Dos tubos con igual número de esporas de una muestra de un enlatado deteriorado se exponen a una temperatura de 121.1 ºC. Las poblaciones sobrevivientes fueron 4000 para 10 minutos y 200 para 15 minutos. El tiempo de demora se determinó previamente y fue de medio minuto. Hallar el tiempo de decaimiento decimal D.
D dependencia de la temperatura y el valor z
Hasta ahora se ha considerado solamente lo que pasa a una temperatura T. Si se estudia lo que sucede a otra temperatura diferente T1 , debe primero conocerse la dependencia de la velocidad de reacción k con la temperatura: Relación de Arrehnius donde: a es un factor constante (min-1 ); Ea es la energía de activación (Kcal/mol ó KJ/mol); R es la constante universal de los gases; T es la temperatura absoluta en K Se cumplirá entonces que
Para la temperatura T 1
Para la temperatura T
Restando estas dos igualdades: , que en términos de logaritmo decimal es:
. En función de D quedaría:
ó
Para D = D1 / 10 , la igualdad anterior da z = T - T 1
El incremento de temperatura T - T 1 necesario para que el tiempo de reducción decimal se reduzca a la décima parte es el valor Z.
FIGURA 13 DEPENDENCIA DE D VS TEMPERATURA T
TABLA INFORMACIÓN SOBRE MICROORGANISMOS COMUNES EN ALGUNOS TIPOS DE ALIMENTOS (LUND,1975)
EJEMPLO 12 Se estudia la destrucción térmica de esporas de Clostridium Botulinum para una reducción de 12D = TMT (ver Tabla 6.2) mediante dos métodos: T = 105ºC en 103 minutos T = 117ºC en 6.5 minutos Calcular los tiempos necesarios para obtener los mismos resultados a las temperaturas de 100ºC y 120ºC. Calcular el tiempo de reducción decimal a 121.1ºC. Partiendo de una población de 10 12 esporas, ¿cuántas de ellas sobrevivirán con un tratamiento a 100ºC durante una hora?
Aplicando la misma expresión para las temperaturas solicitadas:
Es un tratamiento insuficiente.
La práctica histórica ha definido ciertas "unidades" aceptadas internacionalmente como referencia para comparar distintos tratamientos térmicos. Para la esterilización de alimentos enlatados la unidad adoptada es: Temperatura: 121.1 ºC = 250ºF Tiempo, medido a esa temperatura en minutos = F 0 Para el caso de pasteurización de bebidas: Temperatura: 60ºC, tiempo, a 60ºC, en minutos = F0 El valor de F0 corresponde al TMT del microorganismo patógeno que se vaya a eliminar a las temperaturas de 121.1 ºC ó 60ºC, según se trate de esterilización o pasteurización. Utilizando la expresión que relaciona D con los cambios de temperatura: Si T1 es 121.1 ºC en esterilización ó 60ºC en pasteurización queda:
En °C En °F
En pasteurización °C
De allí se puede encontrar el valor equivalente de cualquier tratamiento térmico ejecutado a una temperatura diferente a las de referencia: En esterilización °C
En esterilización °F
En pasteurización °C Los efectos de procesos sucesivos a diferentes temperaturas son aditivos. Para considerar el efecto del proceso total se evalúan las diversas etapas, cada una en un período y temperatura determinados; los valores de F 0 de cada etapa se suman para obtener el valor total de F
EJEMPLO 13 Un alimento enlatado se esteriliza con un proceso en tres etapas consecutivas:
Los valores de temperatura corresponden al centro de la lata. El valor de F 0 para el Cl.Botulinum en este alimento es 2.50 min y z = 10ºC Determinar si el proceso de esterilización es adecuado Cálculo de F0 para cada una de las etapas: Tiempo, t (min) Temperatura, T (°C) F0, min
20
20
33
71.1
98.9
110
0.00020
0.1199
2.550
El F0 del proceso es la suma de los tres valores encontrados para cada etapa: F0 (total) = 0.00020 + 0.1199 + 2.555 = 2.68 min El proceso es adecuado pues se superaron los 2.50 min recomendados como F 0 que
METODO DE BIGUELOW Cuando se esteriliza en una retorta o autoclave la temperatura no es constante en el tiempo sino que varía continuamente con él, la expresión en este caso para el cálculo de F 0 es:
L(t) es una función del tiempo que algunos autores denominan Letalidad, otros Valor de destrucción biológica. Los valores de letalidad para el Clostridium Botulinum, y los demás microorganismos que tengan un valor de z = 10 se relacionan, para un rango común de temperaturas de esterilización, en la Tabla 6.4. Como puede observarse los valores de letalidad a temperaturas menores de 95ºC son muy bajos y no afectan de manera práctica los cálculos.
EJEMPLO 13 En la esterilización de un puré enlatado se mide la temperatura de la región de calentamiento más lento de la lata, obteniéndose la siguiente información de los períodos de calentamiento y sostenimiento:
El valor de F0 para el Cl.Botulinum en este alimento es 2.45 min y z = 10ºC. Determinar si la esterilización fue la adecuada. Primero se calculan los valores de L para cada valor de temperatura de la tabla de calentamiento:
En la figura siguiente se grafica L contra el tiempo: La integral para hallar F 0 en función de la letalidad es:
y corresponde al área bajo la curva de la gráfica anterior, que es, aproximadamente a la suma de las áreas de los cuatro rectángulos sombreados.
Este valor es superior a 2.45, o valor mínimo para una correcta esterilización Los valores de F0 para un determinado producto recomendables se deben aproximar a los TMT del microorganismo indicador patógeno de cada alimento. Los valores prácticos dependerán además del tamaño de la lata en la que se van a empacar y de los resultados de comercialización que señalen un tratamiento conveniente para la conservación del alimento. En la Tabla 6.5 se relacionan algunos de estos valores.
EJEMPLO 14 Los siguientes datos representan la temperatura en el punto de calentamiento más lento en un alimento elaborado en conserva a una temperatura de retorta de 250 ◦ F. Calcular el valor F 0 para este proceso. ¿Cuál será el tiempo de proceso necesario para tener una letalidad igual a un F0 de 9 minutos?.
A partir de t = 0 hasta t = 80 minutos, dt = 5 minutos darán 16 incrementos. Se calcula L. T 0 = 250 ◦ F. Los valores de la letalidad son los siguientes: ENFRIAMIENTO
CALENTAMIENTO
CALENTAMIENTO
ENFRIAMIENTO
La curva de enfriamiento contribuyó alrededor de un tercio de la letalidad total en este ejemplo.
De los datos anteriores observamos que la letalidad total calculada es mucho mayor que la especificada F 0 de 9 minutos. Por lo tanto, será necesario reducir el tiempo de calentamiento. Reducir el tiempo de calentamiento se traducirá en una reducción de la temperatura de la lata antes del enfriamiento. Hay que dejar que el tiempo de calentamiento es igual a 60 minutos. En la actualidad hay sólo 12 pasos de esa zona. La lata a 60 minutos de calentamiento es de 241° ◦ F. La curva de enfriamiento comenzará en 241 ◦ F. La temperatura de enfriamiento será paralela a la curva de enfriamiento del proceso original (fig. 9.12). Usando la regla de Simpson en el nuevo sistema de calentamiento y enfriamiento de la curva,
Ejemplo Determinar los parámetros de penetración de calor, j, fh, jc, fc para un alimento enlatado que exhibe los siguientes datos de calentamiento cuando se procesan en un autoclave a 250° F. Nos tomó 3 minutos de introducción de vapor para alcanzar para el tiempo de la retorta buscada 250° F. Temperatura del agua de enfriamiento es de 60° F.
Calcular la temperatura en varios momentos durante el calentamiento y el enfriamiento de este producto procesado en Tr = 251° F si T0 = 160° F y t = 35 minutos de introducción de vapor. T c = 70 ◦ F. Réplica tiempo de puesta en marcha = 3 minutos. Calcular el F o de este proceso utilizando el método general y la regla de Simpson para la integración gráfica de la letalidad.
MÉTODO DE STUMBO Y HAYAKAWA Ejemplo . Para el ejemplo en la sección anterior, que fue evaluada usando el método general, calcular F0 usando procedimientos de Stumbo y Hayakawa y calcular el tiempo de proceso necesario para obtener un F0 de 8 minutos. Los parámetros siguientes de calentamiento y enfriamiento de la curva se determinaron previamente: f h = f c = 22 minutos, jh = 1,4, jc = 1.8. 1. Determinación de Fo por el método de Stumbo La determinación de F0 utilizando el procedimiento de Stumbo. Se utiliza la Tabla 9.14 para determinar un valor de FH / U que corresponde a g = 6,66. Parámetros tabulados son para z = 18 y jc = 1.8. Es necesario interpolar. Un valor de g = 6,66 no se puede obtener directamente de la Tabla 9.14, debido a una entrada de tabla de g está disponible sólo para un valor de x = 1. En la columna "z = 18" en la tabla 9.14, el valor de g es una interpolación factor, dg /dj = 1.59. Resuelto en clases fecha 11 oct 2013
2. Determinación del tiempo de proceso BB por Método de Stumbo Procedimiento de Stumbo para la determinación del tiempo de Bb proceso se puede hacer directamente sin la necesidad de iteración. Para obtener una F0 de 8,0 minutos un valor de g se requiere ahora, y este valor se obtiene a partir de la Tabla 9.14 para corresponder a un valor de FH / U
3. Determinación de Fo por el método de Hayakawa Determinación de F0 usando el método de Hayakawa: Para g = 6.658; Ks = 18/20 = 0.900; g/Ks = 7.398. Para la curva de enfriamiento, utilice la Tabla 9.17 a 9.21. Tg = 251 a 6,658 = 244,3; Ic = 244,3 a 70 = 174.3: Ic / Ks = 174.3/0.900 = 193,71. La tabla correspondiente es la Tabla 9.17, porque Ic / Ks <200 y jc <1,9. Los valores de Ic / Ks = 190 y 195 se pueden leer en la Tabla 9.17. Un valor de U / fc correspondiente a Ic / Ks = 193.71 se obtiene por interpolación. Para x = 1.8, IC / Ks = 190, U = / fc = 0,1277; Ic / Ks = 195 y U = / fc = 0,1260. Interpolando:
4. Determinación del tiempo de proceso por método de Hayakawa Un valor de g se asume primero. Sea g = 3,7 ◦ F. Debido Ks = 18/20 = 0,9, g / Ks = 3.7/0.9 = 4.111 ◦ F. Para la parte de calentamiento del proceso, se utiliza la Tabla 9.16. El valor de U / FH correspondiente a g / Ks = 4,111 se obtuvo por interpolación. De la Tabla 9.16, para g / Ks = 4 y Eh / fh = 0.2514, por g / KS = 5 y Eh / fh = 0.1958 Para la curva de enfriamiento: Ic = 251 a 3,7 - 70 = 177,3. Ic / Ks = 177.3/0.9 = 197. La tabla correspondiente que se utilizará es la Tabla 9.17, porque Ic / Ks <200 y jc <1,9. De la Tabla 9.17, para jc = 1.8, U = / fc, por Ic / Ks = 197 se obtendrá por interpolación.
Inactivación Microbiana en Flujo de fluidos continuo
Un producto alimenticio fluido con una viscosidad de 5 cP y una densidad de 1009 kg/m3 es para ser pasteurizada en un sistema continuo que calienta el producto a 85 ◦ C mantenido el tubo de mantenimiento de 1,5in. tubería sanitaria de la que sale a 82,2 ◦ C. El proceso debería dar 12 reducción decimal de Staphylococcus aureus, que tiene un D82.2EC de 0,0063 minutos. Calcular la longitud del tubo de mantenimiento si el caudal es de 19 l / min.
Ecuaciones de transferencia de calor y las curvas de tiempotemperatura para los alimentos enlatados Los siguientes símbolos se utilizan para el proceso térmico parámetros de penetración de calor. I = diferencia de temperatura inicial = (Tr - To); Tr = temperatura del medio de calentamiento eso es temperatura de la retorta; To = temperatura de la lata en el inicio del proceso de calentamiento. g = diferencia de temperatura al final de un tiempo de calentamiento especificado = (Tr - T); T = temperatura en el punto considerado, en cualquier momento, t, durante el proceso de calentamiento. j = factor de retardo, también conocido como el índice de intersección para la temperatura en función del tiempo de trama semi-logarítmica lineal de la curva de calefacción. jh se refiere a la curva de calentamiento y jc se refiere a la curva de enfriamiento. f = el índice de pendiente de la temperatura en función del tiempo de tramo semilogarítmica lineal de la curva de calefacción. Si S i la curva de calentamiento se compone de segmentos de línea n, fi (i = 1 a n) se utiliza para representar el índice de pendiente de cada segmento de línea con 1 representa el primer segmento de línea desde el principio del proceso de calentamiento. fc se refiere a la curva de enfriamiento.
2.___ Equipos Las principales diferencias entre los distintos autoclaves disponibles en el mercado se centra en: Su modo de operación -continuo -- discontinuo
Incorporación o no de algún sistema de agitación del envase - rotatorios - estáticos
Disposición - vertical - horizontal
Presión de trabajo - sólo en contadas excepciones operan a presión atmosférica
Tipo de fluido calefactor utilizado - vapor de agua - agua caliente - aire caliente - gases de combustión
1
2
Aire comprimido 5
4
1. Válvula de seguridad
Regulador
3
2. Válvula de purga 3. Manómetro 4. Termómetro 5. Entrada de aire 6. Distribuidor del vapor 6
Vapor
Figura 11 – Autoclave vertical convencional Agua de refrigeración
Drenaje
Figura 12 – Autoclave por rociado con agua caliente (Steriflow)
Figura 13 – Esterilizador Hydrolock 1. Carga 2. Cierre hidráulico 3. Sección de esterilización 4. Sección de refrigeración con agua a presión 5. Sección de refrigeración con agua 6. Descarga
Figura 15 – Esterilizador de llama o Steriflamme
Figura 16 – Instalación de procesado aséptico
1. Distribución de entrada para vapor 2. Entrada de vapor directo 3. Termómetro dipolo 4. Tubo de producto 5. Distribuidor de salida 6. Distribuidor del vapor
Figura 18 – Intercambiador de doble cono para el procesado aséptico de alimentos particulados 7. Línea giratoria de evacuación de aire y/o purga de condensados y de líquidos de cocción 8. Boca de llenado
Figura 20 – Instalación de pasteurización de intercambio de placas
Figura 21 – Circuito de intercambio de calor de las aguas de precalefacción y de preenfriamiento de un proceso integrado de escaldado
Figura 22 – Escaldado I.Q.B. con vapor