UNIVERSIDAD NACIONAL
JORGE BASADRE GROHMANN ESCUELA DE FARMACIA Y BIOQUIMICA
CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS MEDIANTE EL EMPLEO DE TEMPERATURAS ELEVADAS CURSO
: TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS
PROFESOR
: Q. F. MARITZA COPAJA
ALUMNOS
: JORGE FLORES GUTIERREZ PAUL PEREZ VASQUEZ
2006-29800 2006-29807
ANGÉLI ANGÉLICA CA AGUILA AGUILARR ALFAR ALFARO O 2004-2 2004-2668 66866 AÑO DE ESTUDIO: QUINTO
TACNA- PERÚ 2010
INDICE
INTRODUCCIÓN……………………………………………………………..……….3
I.
CONSERVACIÓN DE LOS ALIMENTOS…………………………………………….5
II.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA TERMORRESISTENCIA…………..............8 TERMORRESISTENCIA…………..............8
III.
TERMORRESISTENCIA TERMORRESISTENCIA DE LOS M.O. Y DE SUS ESPORAS……………..……15
IV.
PENETRACIÓN DEL CALOR...………………………………………………………18
V.
TRATAMIENTOS TÉRMICOS EN LA CONSERVACIÓN CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS…….21 1.
Pasteurización…………………………………………...……………….23
2.
Esterilización……………………………………………………………...35
3.
Tyndalización……………………………………………………………..39
4.
Enlatado…………………………………………………………………...41
CONCLUSIONES………………………………………………...………………….50 BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………..……….52
2
INTRODUCCIÓN
La conservación de los alimentos ha sido siempre una de las principa principales les preocupa preocupacion ciones es del ser humano. humano. Desde Desde tiempos tiempos remotos existen referencias del almacenamiento de cereales. Tambi También én se compr comprobó obó que que los alime alimento ntoss almac almacen enado adoss se conservaban mejor si se les protegía del aire, razón por la que se introducían en vasijas, se tapaban o se cubrían con aceite, miel, grasa, vino, etc. Más tarde aparecieron técnicas como el secado, el salado, el esca escabe bech chad ado, o, el ahum ahumad ado, o, el coci cocido do,, el cong congel elad ado o o el fermentado, que mejoraron considerablemente la conservación de los alimentos. Las especias y el azúcar (sobre todo de frutas en la Edad Media) también se usaron como conservantes. La cons conser erva vaci ción ón de alim alimen ento toss con con unas unas base basess cien científ tífic icas as apro apropi piad adas as come comenz nzó ó a prin princi cipi pios os del del sigl siglo o XIX. XIX. Con Con los los descubrimientos de Pasteur se consiguió la conservación de los alim alimen ento toss por por los los méto método doss llam llamad ados os de past pasteu euri riza zaci ción ón y esterili esterilizació zación. n. El descubri descubrimien miento to de las mezclas mezclas refrigera refrigerantes ntes perm permititió ió el uso uso del del frío frío en el ámbi ámbito to indu industr stria iall e incl inclus uso o la congelación congelación de alimentos en el hogar.
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CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS MEDIANTE EL EMPLEO DE TEMPERATURAS ELEVADAS
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I. CONSERVACI CONSERVACIÓN ÓN DE LOS ALIMENTOS
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CONSERVA ONSERVACIÓN CIÓN DE LOS ALIMENTOS ALIME NTOS MEDIANTE MED IANTE EL EMPLEO DE TEMPERATURAS ELEVADAS
I. CON CONSER SERVAC VACIÓN IÓN DE LO LOS S ALIM ALIMENT ENTOS OS Cons Conser erva varr los los alim alimen ento toss cons consis iste te en bloq bloque uear ar la acci acción ón de los los agen agente tess (microorganismos o enzimas) que pueden alterar sus características originarias (asp (aspec ecto to,, olor olor y sabo sabor) r).. Esto Estoss agen agente tess pued pueden en ser ser ajen ajenos os a los los alim alimen ento toss (microorganismos del entorno como bacterias, mohos y levaduras) o estar en su interior, como las enzimas naturales presentes en ellos. El ser humano ha desarrollado la conservación de los alimentos mediante distintos proce procedim dimie iento ntos. s. Dos Dos métod métodos os de conse conserva rvació ción n muy muy import importan antes tes que se han adoptado en la industria para evitar la alteración de los alimentos causada por los microorganismos:
Cons Co nserv ervaci ación ón de al alime iment ntos os me media diant ntee el em empl pleo eo de Elevadas Temperaturas: Se basa en la exposición del alim alimen ento to al calo calorr para para dest destru ruir ir los los micr microo oorg rgan anis ismo moss atacan atacantes tes y de este este modo modo proteg protegerl erlo o contra contra ulteri ulteriore oress contaminaciones.
Conservación de alimentos mediante el empleo de Busca a la cons conser erva vaci ción ón de tal tal Bajas Tempera Temperaturas: turas: Busc form forma a que la acti activi vid dad de los micro icroo organ rganiismos smos productores de alteración se inhiba o se retarde, este tipo de conservación, que se basa en la utilización del frío, no implica necesariamente la destrucción de los microorganismos, y al retira retirarr o reduci reducirr la influe influenci ncia a inhi inhibid bidora ora,, el alimen alimento to sufre sufre los los efecto efectoss de alteración.
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Conservación de alimentos mediante el empleo de Elevadas Temperaturas: El proceso de conservación de alimentos por calor es ahora el método más utilizado y la técnica que consigue una larga duración de conservación. conservación. Su objetivo es destruir, total o parcialmente las enzimas, los microorganismos y las toxinas, cuya presencia o su proliferación podrían alterar el alimento en cuestión o hacerlos no consumibles para el ser humano. Tant Tanto o la temp temper erat atur ura a que que se util utiliz iza, a, como como el tiem tiempo po de expo exposi sici ción ón al calo calor r dependen del efecto que el calor ejerza sobre el alimento y si es necesario emplear otros procedimientos. procedimientos. Según la temperatura utilizada, el tratamiento térmico se clasifica en (a) (a) Past Pasteu euri riza zaci ción ón (b) Calentami Calentamiento ento a temperatu temperaturas ras próxi próximas mas a 100 100 °C (c) Calentami Calentamiento ento a temperatu temperaturas ras superi superiores ores a los 100 100 °C (d) Enlatado El uso de los diversos tratamientos térmicos, junto con otras tecnologías como la refrigeración, facilita la existencia de productos sanos de larga vida comercial. El calo calorr inac inactitiva va o dest destru ruye ye a los los pató patóge geno nos. s. Por Por ello ello,, conv convie iene ne sabe saberr usar usarlo lo adecuadamente. Una mala aplicación en el ámbito doméstico o en el industrial puede provocar efectos contrarios a los deseados. La apli aplica caci ción ón de calo calorr a los los alim alimen ento toss se remonta a los tiempos en que el ser humano descu scubrió rió cómo cómo hacer acer fue fuego y obs observ ervó empíricamente los beneficios que esta práctica aportaba. Actualmente, Actualmente, el térmico es uno de los tratamientos que hacen posible la existencia de productos sanos de larga vida comercial. El tratamiento térmico permite que las conservas se puedan almacenar el producto a temperatura ambiente garantizando su seguridad.
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II. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA TERMORRESISTENCIA
8
II.. II
FACT FA CTORE ORES S QUE QUE INF INFLU LUYEN YEN EN LA TER TERMOR MORRES RESIST ISTENC ENCIA IA Probablemente Probablemente la temperatura es el más importante de los factores ambientales que afectan a la viabilidad viabilidad y el desa desarr rrol ollo lo
micr microb obia iano nos. s.
Aunq Aunque ue
el
crec crecim imie ient nto o
microbiano es posible entre alrededor de -8 y hasta +90° +90°C C, el rang rango o de temp temper erat atur ura a que que perm permitite e el desarrollo de un determinado microorganismo rara vez supera los 35°C. Cualquier temperatura superior a la máxima de crecimiento de un determinado micr microo oorg rgan anis ismo mo resu resultlta a fata fatall para para el mism mismo, o, y cuan cuanto to más más elev elevad ada a es la tempe temperat ratura ura en cuesti cuestión ón tanto tanto más rápida rápida es la pérdi pérdida da de viabi viabilid lidad. ad. Sin embargo, la letalidad de cualquier exposición exposición a una determinada temperatura por encima de la máxima de crecimiento depende de la termorresistencia que es una característica fundamental del microorganismo microorganismo considerado.
1.
Rela Re laci ció ón Tie iemp mpoo-Te Temp mper erat atur uraa Siempre se debe tener en cuenta a la relación temperatura-tiempo. Las temperaturas superiores a las que los microorganismos crecen producen inevi inevitab tablem lemen ente te su muerte muerte o les provoc provocan an lesio lesiones nes suble subletal tales. es. Si hay hay lesiones subletales, subletales, las células lesionadas pueden permanecer viables pero son incapaces de multiplicarse hasta que la lesión no se haya subsanado. Las exposiciones drásticas provocan en las poblaciones un progresivo y ordenado descenso de sus tasas de crecimiento debido a la muerte de un número de células tanto más elevado cuanto más prolongado prolongado sea el tiempo de exposición. Los factores que afectan a la termorresistencia, además del tipo de microorganismo, son el número de células existente, la fase del crecimiento crecimiento en que se encuentran, y las condiciones del medio en el que se efectúa el calentamiento de los microorganismos. Las esporas bacterianas son muy resistentes a las temperaturas extremas; Algunas pueden incluso sobrevivir tratamientos de varios minutos a 120°C y horas a 100°C. Las células vegetativas de los gérmenes esporulados, al igual que las levaduras
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y los hongos, no son más termorresistentes que las bacterias vegetativas. La mayorí mayoría a mueren mueren tras tras unos unos minuto minutoss a 70°-8 70°-80ºC 0ºC y en los alimento alimentoss húmedos ninguno resiste más que una exposición momentánea a 100°C. Cuanto más elevada sea la carga microbiana inicial, tanto más tardará una pobl poblac ació ión n en alca alcanz nzar ar un dete determ rmin inad ado o valo valor. r. Un buen buen proc proces eso o está está diseñado suponiendo una determinada carga microbiana en el producto fres fresco co.. El uso uso de prác práctitica cass defe defect ctuo uosa sass que que perm permititan an una una exce excesi siva va multip multiplilicac cació ión n microb microbia iana na antes antes de su aplic aplicaci ación ón puede puede compr comprome ometer ter seriamente el éxito de un tratamiento térmico. Los microorganismos sobreviven a temperaturas inferiores a la mínima de crecim crecimie iento nto.. Los Los efecto efectoss letal letales es de la refrig refrigera eració ción n y la congel congelaci ación ón dependen del germen considerado, del microambiente y de las condiciones de tiempo y temperatura de almacenamiento. Algunos microorganismos permanecen viables durante largos periodos de tiempo si se mantienen congelados congelados a temperaturas suficientemente bajas. Esto Esto se pone pone de mani manififies esto to en la figu figura ra en la que que se expr expres esan an los los resultados obtenidos por Bigelow Bigelow y Esty (1920) al someter someter a tratamiento tratamiento térmico térmico un jugo de maíz de pH 6.1 que contenía contenía 115,000 115,000 esporas esporas de bacterias del agriado plano por mililitro.
2.
Conce Co ncent ntra ració ción n inic inicia iall de esp espora orass o de de célu célula lass vege vegeta tativ tivas as 10
Cuan Cuanto to mayo mayorr es el núme número ro de espo espora rass o célu célula lass exis existe tent ntes es,, tant tanto o más más inte intens nso o es el tratamiento
necesario
para
su
tot total
dest destru rucc cció ión. n. Bige Bigelo low w y Esty Esty some sometitier eron on a tratamiento térmico de 120 °C un jugo de maíz de pH 6.0 6.0, que conte onten nía espor spora as de un microorg microorganis anismo mo térmofilo térmofilo procedente procedente de una conserva conserva enlatada enlatada que se había alterado, obteniendo los resultados que se expresan en la t abla.
3.
Antec An teced eden ente tess de de las las cél célula ulass veg veget etat ativa ivass o esp espora orass En su grado de termorresistencia termorresistencia influirán tanto las condiciones condiciones del del medio bajo las cuales han crecido las células, o se han originado las esporas, como su tratamiento t ratamiento posterior.
a) Me Medi dio o de de Cul Culti tivo vo La infl nfluen uencia cia que que ejerce rcen los nutr nutriientes tes del del medi medio o, su tip tipo y concentra concentración ción,, será distinta distinta para cada microorg microorganis anismo, mo, aunque, aunque, en gene genera ral,l, entr entre e más más rico rico es el medi medio o de crec crecim imie ient nto o tan tanto más más termorresistentes termorresistentes son las células vegetativas o las esporas.
b) Te Temp mpera eratu tura ra de Incub Incubaci ación ón
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La termorresistencia aumenta conforme la temperatura de incubación aumenta aproximándose a la temperatura óptima de crecimiento del microorga microorganism nismo o y en algunos algunos microorga microorganism nismos, os, la termorres termorresiste istencia ncia aumenta más conforme la temperatura temperatura se aproxima aproxima a su temperatura temperatura máxima de crecimiento. Cuando Cuando Escherich Escherichia ia coli crece crece a 38.5 ºC, que es una temperatura próxima a su temperatura óptima de crecimiento, es bastante más termorresistente que cuando crece a 28 ºC.
c) Fa Fase se de de creci crecimi mien ento to o ed edad ad La termorresistencia de las células vegetativas depende de la fase de crecimiento en que se encuentran, mientras que la de las esporas depende de su edad. La termorresistencia de las células bacterianas es máxima en la etapa fina finall de la fase fase lag, lag, si bien bien es casi casi tan tan elev elevad ada a dura durant nte e la fase fase estac tacionaria
máxima,
teniendo
lugar
a
cont contin inua uaci ción ón una una dism dismin inuc ució ión n de la mism misma. a. Durante la fase de crecimiento logarítmico, las células vegetativas son menos termorresistentes. Las Las espo espora rass muy muy jóve jóvene ness (inm (inmad adur uras as)) son son menos resistentes que las maduras.
d) De Dese seca caci ción ón La destrucción de las esporas desecadas de algunas bacterias resulta más difícil que la de aquellas aquellas que retienen humedad, aunque aunque parece ser que esto no es cierto cierto en todas las esporas esporas bacterianas.
4.
La co comp mpo osi sicció ión n de del su sust strrato a) Humedad
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El calor húmedo es un agente microbicida mucho más eficaz que el calor seco, y de aquí que para esterilizar esterilizar los sustratos secos se necesite un calentamiento más intenso que el que se necesita para esterilizar los que contienen humedad. En el vapo vaporr de agua agua a 120 ºC, ºC, las espora esporass de Bacil Bacillus lus subti subtililiss se dest destru ruye yen n en meno menoss de 10 minu minuto tos, s, pero pero en glic glicer erol ol anhi anhidr dro o es necesario que actúe durante durante 30 minutos una temperatura temperatura de 170 ºC.
b) Con Concen centrac tración ión de de Iones Iones Hidróge Hidrógeno no (pH) (pH) Un aume aument nto, o, tant tanto o de la acid acidez ez como como de la basi basici cida dad d acel aceler era a la destru destrucci cción ón por calor de las las célula célulass vegeta vegetativ tivas as o espor esporas, as, y
una
desviación del pH hacia la acidez es más eficaz que un aumento de igual valor de la basicidad. Esporas Esporas de Bacill Bacillus us subtilis subtilis sometid sometidas as a celentam celentamient iento o a 100 ºC en soluciones de fosfato 1:15, ajustadas a diversos valores de pH, dieron los resultados que se expresan en la Tabla.
c) Ot Otro ross comp compon onen ente tess La única sal existente en la mayoría de los alimentos en cantidades estimables es el cloruro sódico, que, a bajas concentraciones, tiene una acción protectora protectora sobre algunas algunas esporas. esporas. 13
El azúcar protege a algunos microorganismos y a algunas esporas, pero no a todas. La concentración óptima que ejerce ésta protección es distinta para cada microorganismo. Es posible que la acción protectora del azúcar esta relacionada con la disminución de la Aw resultante.
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III. TERMORRESISTENCIA DE LOS MICROORGANISMOS Y DE SUS ESPORAS
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III.. TERM III TERMORRE ORRESIST SISTENCI ENCIA A DE DE LOS LOS MICRO MICROORGA ORGANISM NISMOS OS Y DE DE SUS SUS ESPORAS La termorresistencia termorresistencia de los microorganismos microorganismos se suele expresar expresar como “tiempo de muerte térmica”, el cual cual se define como el tiempo tiempo necesario para destruir, destruir, a una determinada temperatura, un determinado número de microorganismos (o de esporas) bajo condiciones condiciones específicas. A veces se le denomina tiempo de muerte térmic térmica a total total
para para difer diferen encia ciarlo rlo del del
tiempo de muerte térmica mayoritaria, el cual cual es el tiemp tiempo o nece necesa sari rio o
para para
destr estru uir la mayo mayorí ría a de las célu élulas vegetativas o la mayoría de las esporas. El pun punto de muert uerte e térm térmiica, ca, es la temperatura necesaria para destruir la totalidad de los microorganismos microorganismos en un tiempo de 10 minutos. La temperatura necesaria para destruir destruir las células vegetativas vegetativas de las levaduras levaduras se encuentra entre 50 y 58 ºC en un tiempo de 10 a 15 minutos. Para destruir las ascosporas ascosporas de las levaduras levaduras sólo son necesarios de 5 a 10 ºC de temperat temperatura ura por encima encima de la necesar necesaria ia para para destru destruir ir todas todas las célul células as vegetativas de las cuales se ha originado. Tanto las levaduras como sus esporas, son destruidas por los tratamientos de pasteurización pasteurización a los los que se somete somete la leche (62.8 ºC durante 30 minutos ó 71.7 ºC durante 15 segundos). La mayoría de los mohos y sus esporas son destruidos por el calor húmedo a 60 C en un tiem tiempo po de 5 a 10 minu minuto tos, s, aunq aunque ue algu alguna nass espe especi cies es son son más más termorresistentes. Muchas especies del género Aspergillus y algunas de los géneros Penicillium y Mucor son más termorresistentes que otros mohos.
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Los tratamientos de pasteurización a los que se somete la leche suelen destruir la totalidad de los mohos y sus esporas. La termorresistencia de las células vegetativas de las bacterias es de muy dife difere rent nte e grad grado o en cada cada una una de las las espe especi cies es,, osci oscila land ndo o desd desde e cier cierta ta termorresistencia de las poco patógena, las cuales son destruidas con facilidad, hasta la de las térmofilas, las cuales para que se destruyan, es posible que requieran el empleo de temperaturas de 80 a 90 ºC durante varios minutos. El grado de termorresistencia de las esporas bacterianas es variable en cada una de las especies, la resistencia a la temperatura de 100 ºC puede oscilar desde menos de 1 minuto a más de 20 horas.
TERMORRESISTENCIA DE LAS ENZIMAS También cabe mencionar la termorresistencia que presentan algunas enzimas presentes en los alimentos. Aunque la mayoría de los enzimas, tanto los existentes en los alimentos como los propios de la células bacterianas, se destruyena 79.4 C, algunos pueden soportar temp temper erat atur uras as más más elev elevad adas as,, sobr sobre e todo todo si se empl emplea ea el cale calent ntam amie ient nto o a temperatura elevada durante un tiempo corto. Uno Uno de los objeti objetivos vos de todo todo tratam tratamie iento nto térmico térmico
consis consiste te en inactiv inactivar ar los los
enzimas capaces de alterar los alimentos mientras permanecen almacenados. Algunas hidrolasas hidrolasas (las proteinasas proteinasas y las lipasas), conservan un importante grado de actividad tras un tratamiento térmico a temperaturas muy elevadas.
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IV. PENETRACIÓN DEL CALOR
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IV.
PENETR ENETRACIÓN ACIÓN DEL CALOR La aplicación del calor en los alimentos tiene varios objetivos. El primero de ellos es convertir a los alimentos en digestibles, hacerlos apetitosos y mantenerlos a una temperatura agradable para comerlos.
El us uso o de dell calo calorr pe pers rsig igue ue de dest stru ruir ir ag agen ente tess biol biológ ógic icos os pa para ra ob obte tene ner r productos más sanos y duraderos. Del Del mism mismo o modo modo,, los los trata tratami mien ento toss térm térmic icos os pers persig igue uen n dest destru ruir ir agen agente tess biológicos, biológicos, como bacterias, virus y parásitos con la finalidad de obtener productos más sanos sanos;; conseg consegui uirr produc productos tos que tenga tengan n una una vida vida comer comercia ciall más larga larga,, debido fundamentalmente a la eliminación o reducción de los microorganismos causantes de la alteración de los alimentos; y disminuir la actividad de otros factores que afectan a la calidad de los alimentos, como determinadas enzimas (por ejemplo, las que producen el oscurecimiento de los vegetales cuando éstos son cortados). El tratamiento térmico que precisa cada alimento depende de la naturaleza de cada producto. Algunos sólo permiten ciertas temperaturas pues, de otro modo, provoca cambios en su aspecto y su sabor. En otros, sin embargo, las altas temperaturas no producen alteraciones. De cualquier forma, cuanto mayor es el tratamiento térmico, mayor número de gérmenes se destruyen, ya que al someter a los microorganismos a una temperatura superior a la que crecen, se consigue la coagulación de las proteínas y la inactivación de las enzimas necesarias para su normal metabolismo, lo que provoca su muerte o lesiones subletales. Por tanto, las temperaturas altas aplicadas en los alimentos actúan impidiendo la multip multiplic licaci ación ón de los los microo microorga rgani nismo smos, s, causan causando do la muerte muerte de las formas formas vege vegeta tatitiva vass de ésto éstoss o dest destru ruye yend ndo o las las espo espora rass form formad adas as por por cier cierto toss microorganismos microorganismos como mecanismo de defensa frente a agresiones externas.
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Penetración del calor Se refi refier ere e a la velo veloci cida dad d de cale calent ntam amie ient nto o de un dete determ rmin inad ado o prod produc ucto to alimenticio, alimenticio, generalmente generalmente envasados (enlatados). Hay diversos factores que influyen en la penetración de calor, entre algunos tenemos: -
Tamaño y forma del envase
-
Relación sól sólido-líquido
-
Consistencia del alimento
-
Volumen de llenado
-
Material del envase
Asim Asimis ismo mo esta esta tran transfe sfere renc ncia ia de calo calorr en el prod produc ucto to pued puede e ocur ocurri rirr por por Conducción Conducción o por Convección:
-
Por Conducción: Se realiza en Alimentos sólidos, es un proceso lento. La velocidad de Transferencia de Calo Calorr dism dismin inuy uye e a medi medida da que que la dife difere renc ncia ia de temperatura baja (autoclave –centro del envase).
-
Por Convección: Se realiza en Alimentos líquidos, es un proces proceso o más más rápid rápido. o. El calor calor se transf transfier iere e por por corrientes de convección originadas originadas por el cambio de densidad del líquido al calentarse. Si la viscosidad aumenta, este efecto se reduce y por lo tanto la Transferencia de Calor también disminuye.
-
Por Por Con Conduc ducció ción-C n-Conv onvecc ección ión:: Ambo Amboss proc proceso esoss se se dan dan en produ producto ctoss líqu líquid idos os con alta proporción de sólidos.
Es importante conocer las características de penetración del calor en el alimento. Esta información permitirá racionalizar racionalizar el empleo de energía y de equipos.
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V. TRATAMIENTOS TÉRMICOS EMPLEADOS EN LA CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS
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V. TRATAMIENTOS
TÉRMICOS
EMPLEADOS
EN
LA
CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS Los tratamientos térmicos con calor son procesos que favore favorecen cen la destru destrucci cción ón o inact inactiva ivació ción n de enzim enzimas as y micr microo oorg rgan anis ismo moss de form forma a muy muy efec efectitiva va,, pero pero que que pres presen enta tan n
el inco inconv nven enie ient nte e de dest destru ruir ir nutr nutrie ient ntes es
termolábiles termolábiles y de acelerar las reacciones reacciones no enzimáticas. En estos tratamientos con calor, es más adecuado trabajar con temperaturas elevadas durante periodos de tiempo corto que a temperaturas menores durante un periodo de tiempo superior. Sin embargo, tanto la temperatura utilizada como el tiempo que debe ser aplicado esta en función del alimento que se somete al proc proces eso o de cons conser erva vaci ción ón,, y tamb tambié ién n depe depend nde e del del tipo tipo y cant cantid idad ad de microorganismos microorganismos que se desea eliminar. eliminar. También También resulta importante importante el pH del alimento: así, alimentos ácidos requieren generalmente tratamientos térmicos más suaves, porque los microorganismos microorganismos son menos resistentes en medio acido. Si el pH es neutro o básico (como por ejemplo la leche), el tratamiento será más enérgico. Una vez que se ha aplicado un tratamiento térmico, no debe haber proliferación de microorganismos. La no proliferación de microorganismos debe confirmarse después de un tratamiento térmico. Si se detecta que hay proliferación, se puede deber tanto a un tratamiento térmico insuficiente como a una contaminación posterior en el envasado. Generalmente, si se detecta proliferación de un tipo de microorganismos la causa mas frecuente es un tratamiento térmico insuficiente, pero si se detecta prolifera proliferación ción de varios varios tipos de microorganis microorganismos mos suele suele ser debido a una contaminación en el envasado. Hay diferentes tipos de tratamientos térmicos: 1.
Pasteurización
2.
Esterilización
3.
Tyndalización
4.
Enlatado
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1. Pasteurización
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1.
PASTEURIZACIÓN
La pasteuriz pasteurizació ación, n, a veces veces denomina denominada da pasteriza pasterización ción,, es el proceso térmico realizado a líquidos (generalmente alimentos) con el objeto de reducir los agentes patógenos que puedan conten contener: er: bacte bacteria rias, s, protoz protozoos oos,, mohos mohos y levad levadura uras, s, etc. etc. El proceso de calentamiento recibe el nombre de su descubridor, el cientí científic fico-q o-quím uímico ico francé francéss Louis Louis Pasteu Pasteurr (1822(1822-18 1895) 95).. La primera pasteurización fue realizada el 20 de abril de 1864 por el mismo Pasteur y su colega Claude Bernard. Uno de los objetivos del tratamiento térmico es la esterilización parcial de los alim alimen ento toss líqu líquid idos os,, alte altera rand ndo o lo meno menoss posi posibl ble e la estru estruct ctur ura a físi física ca,, los los compo componen nentes tes químic químicos os y las propie propiedad dades es organ organolé olépti pticas cas de estos. estos. Tras Tras la operación de pasteurización, los productos tratados se enfrían rápidamente y se sellan herméticamente con fines de seguridad alimentaria; por esta razón, es básico en la pasteurización el conocimiento del mecanismo de la transferencia de calor en los alimentos. A diferencia de la esterilización, la pasteurización no destruye las esporas de los microorganismos, ni elimina todas las células de microorganismos microorganismos termofílicos. El avance científico de Pasteur mejoró la calidad de vida al permitir que ciertos productos alimenticios básicos, como la leche, se pudieran transportar largas distan distancia ciass sin que que la descom descompos posic ición ión los afecta afectara. ra. En la pasteu pasteuriz rizaci ación, ón, el objetivo primordial no es la "eliminación "eliminación completa de los agentes patógenos" sino la disminución sensible de sus poblaciones, alcanzando niveles que no causen into intoxi xica caci cion ones es alim alimen enta tari rias as a los los huma humano noss (sup (supon onie iend ndo o que que el prod produc ucto to pasteurizado se haya refrigerado correctamente y que se consuma antes de la fecha de caducidad indicada). En la actualidad, la pasteurización es objeto de cada vez más polémicas en ciertas agrupaciones agrupaciones de consumidores a lo ancho del mundo, mundo, debido debido a las dudas dudas existe existente ntess sobre sobre la destru destrucci cción ón de vitami vitaminas nas y alteración de las propiedades organolépticas (sabor y calidad) de los productos alimenticios alimenticios tratados.
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a)
Historia: Los Los inte intent ntos os de este esteri rililiza zarr la comi comida da en contenedores
sellados
se
atribuyó
histórica históricamente mente al inventor inventor francés francés Nichola Nicholass Appe Appert rt en sus sus trab trabaj ajos os de inve invest stig igac ació ión n real realiz izad ados os en el sigl siglo o XVII XVIII. I. No obst obstan ante te algunas investigaciones demuestran que con anterioridad ya se había intentado esterilizar recipientes sellados de alimentos. Hacia fines de siglo XIX, los químicos alemanes trasladaron trasladaron este procedimiento a la leche cruda, y ya por entonces (antes de Pasteur) empezaron a “sospechar” que los trat tratam amie ient ntos os térm térmic icos os resu resultltab aban an efic eficac aces es para para dest destru ruir ir las las bact bacter eria iass presentes en ella. De este modo, dieron origen no sólo a un importante método de conservación, sino también a una medida higiénica fundamental para cuidar la salud de los consumidores y conservar la calidad de los alimen mentos. tos. Esto Estoss trab traba ajos sen sentaro taron n las las base basess de lo que Past Paste eur posteriormente posteriormente descubriría y explicara científicamente. Algunos de los contemporáneos de Pasteur, incluido el eminente químico alemán Justus von Liebig, insistían en que la fermentación era un proceso puramente químico y que no requería en absoluto de la intervención de ningún organismo vivo (es decir, suponían que era un proceso puramente inorgánico). inorgánico). En el año 1864, a instancias del emperador Napoleón Napoleón III, Pasteur investigó la causa por la que el vino y la cerveza se agriaban con el paso del tiempo, causando grandes pérdidas económicas a las empresas francesas debido a lo perecedero de estas mercancías. Pasteur regresó al pueblo de su infancia, Arbois, con el objetivo de resolver el problema definitivamente; allí estudió el problema que afectaba a las viñas. Con ayuda de un microscopio, descu descubri brió ó que, que, en reali realidad dad,, inter interven venían ían dos tipos tipos de organi organismo smoss —dos —dos variedades de levaduras de la familia acetobacter— que eran la clave del proceso de fermentación. Uno producía alcohol y el otro, ácido láctico que agriaba agriaba el vino produciendo produciendo el vinagre. vinagre. Con posterio posteriorida ridad, d, Charles Charles North aplicó con éxito el mismo método de Pasteur a la leche en el año 1907.5 Paste Pasteur ur utili utilizó zó un nuevo nuevo método método para para elimi eliminar nar los los microo microorga rganis nismos mos que pudieran degradar al vino o la cerveza, después de almacenar el líquido en 25
cubas bien selladas y elevando su temperatura hasta los 44 °C durante un breve breve perio periodo. do. Compr Comprob obó ó experi experimen mental talmen mente te que las poblac poblacion iones es de acetob acetobact acter er se reducí reducían an en extre extremo mo hasta hasta queda quedarr “casi “casi esteri esterililizad zado” o” el alimento. A pesar del horror inicial de la industria ante la idea de calentar el vino, un experimento controlado con lotes de vino calentado y sin calentar demostró de forma contundente la efectividad del procedimiento. Pasteur dio el pri primer mer paso en el que serí sería a este nue nuevo méto método do deno enomin minado ado poste posterio riorme rmente nte "paste "pasteuri urizac zació ión" n" en su honor honor,, y lo fue aplica aplicando ndo a otros otros alimentos líquidos como la leche. El proceso se aplica hoy en día como una norma norma higié higiénic nica a en los proces procesos os básico básicoss de la indust industria ria alimen alimentar taria ia y actualmente garantiza la seguridad de muchos productos alimenticios del mundo. La historia de la esterilización de los alimentos fue revisada por Harold Burton (1988).6 Los esterilizadores fueron patentados y construidos para calentar leche a temperaturas que van desde los 130 °C hasta los 140 °C antes del siglo XIX, curiosamente antes de que sus beneficios fueran entendidos. La leche esterilizada se desarrolló industrialmente en el año 1921, y el proceso de inyección de vapor fue desarrollado en 1927 por G. Grindrod en Estados Unidos.7 Sin embargo, las iniciativas más relevantes que dieron lugar a la comercialización del método UHT se empezaron a desarrollar a fines del decenio de 1940, debido a la técnica desarrollada en los esterilizadores de tubo tuboss conc concén éntri trico coss y de vapo vaporr de uper uperiz izac ació ión n para para los los sist sistem emas as de producción de leche. Debe entenderse que los esfuerzos de aquella época fueron muy grandes en la industria para lograr empaquetar asépticamente la leche, hasta que finalmente se logró con éxito en el año 1961.
b)
Procesos de Pasteurización
La pasteurización es un proceso térmico realizado a los alimentos: los procesos térmicos se pueden realizar con la inte intenc nció ión n de dism dismin inui uirr las las pobl poblac acio ione ness pató patóge gena nass de micr microo oorg rgan anis ismo moss o para para desa desact ctiv ivar ar las las enzi enzima mass que que modifican los sabores de ciertos alimentos. No obstante, en la pasteurización se emplean generalmente temperaturas por debajo del punto de ebullición 26
(en cualquier tipo de alimento), ya que en la mayoría de los casos las temper temperatu aturas ras superi superiore oress a este este valor valor afecta afectan n irreve irreversi rsibl bleme emente nte cierta ciertass características físicas y químicas del producto alimenticio; alimenticio; así, por ejemplo, si en la leche se sobrepasa el punto de ebullición, las micelas de la caseína se “coagulan” irreversiblemente (o dicho de otra forma, se "cuajan"). El proceso de calentamiento de la pasteurización, si se hace a bajas temperaturas, tiene además la función de detener los procesos enzimáticos.8 Hoy en día, la pasteurización realizada a los alimentos es un proceso industrial continuo aplicado a alimentos viscosos, con la intención de ahorrar energía y costes de producción. Existen tres tipos de procesos bien diferenciados: diferenciados: pasteurización VAT o lenta, pasteurización a altas temperaturas durante un breve período (HTST, High Temperature/Short Time) y el proceso a ultra altas temperaturas (UHT, UltraHigh Temperature).
•
Proceso VAT Fue el primer método de pasteurización, aunque la industria alimenticia lo ha ido renovando por otros sistemas más eficaces. El proceso consiste en calentar grandes volúmenes de leche en un recipiente estanco a 63 °C durante 30 minutos, para luego dejar enfriar lentamente. Debe pasar mucho tiempo para continuar con el proceso de envasado del producto, a veces más de 24 horas.
•
Proceso HTST Este método es el empleado en los líquidos a granel, como la leche, los zumos de fruta, la cerveza, etc. Por regla general, es el más conveniente, ya que expone al alimento a altas temperaturas durante un período breve y además se necesita poco equipamiento industrial para poder realizarlo, reduciendo de esta manera los costes de mantenimiento de equipos.
27
Entre Entre las las desve desventa ntaja jass del del proces proceso o está está la necesi necesida dad d de contar contar con personal altamente cualificado para la realización de este trabajo, que necesita controles estrictos durante todo el proceso de producción. Existen dos métodos distintos bajo la categoría de pasteurización HTST: en "bat "batch ch"" (o lote lotes) s) y en "flu "flujo jo cont contin inuo uo". ". Para Para ambo amboss méto método doss la temperatura es la misma (72 °C durante 15 segundos).
En el proceso "batch" una gran cantidad de leche se calienta en
un recipiente estanco (autoclave). Es un método empleado hoy en día, sobre todo por los pequeños productores debido a que es un proceso más sencillo.
En el proceso de "flujo continuo", el alimento se mantiene entre
dos placas de metal, también denominadas intercambiador de calor de placas (PHE)9 o bien un intercambiador de calor de forma tubular. Este método es el más aplicado por la industria alimenticia a gran esca escala la,, ya que que perm permitite e real realiz izar ar la past pasteu euri riza zaci ción ón de gran grande dess cantidades de alimento en relativamente poco tiempo. •
Proceso UHT El proc proces eso o UHT UHT es de fluj flujo o cont contin inuo uo y mant mantie iene ne la lech leche e a una una temperatura superior más alta que la empleada en el proceso HTST, y puede rondar los 138 °C durante un período de al menos dos segundos. Debido a este periodo de exposición, aunque breve, se produce una mínima degradación del alimento. La leche cuando se etiqueta como "pasteurizada" "pasteurizada" generalmente se ha tratado con el proceso HTST, mientras que para la leche etiquetada como "ultrapasteurizada" o simplemente "UHT", se debe entender que ha sido tratada por el método UHT. El reto tecnológico del siglo XXI es poder disminuir lo más posible el período de exposición a altas temperaturas de los alimentos, haciendo la tran transi sici ción ón de alta altass a baja bajass temp temper erat atur uras as lo más más rápi rápida da posi posibl ble, e, dism dismin inuy uyen endo do el impa impact cto o en la degr degrad adac ació ión n de las las prop propie ieda dade dess organolépticas de los alimentos; por esta razón, se está investigando la
28
tecnología basada en microondas, que permite este tipo de efectos (es empleado incluso en carnes). Este método es muy adecuado para los alimentos líquidos ligeramente ácidos (la acidez se mide con el pH), tal como los zumos de frutas y los zumos de verduras (como el gazpacho), ya que que perm permitite e perí períod odos os de cons conser erva vaci ción ón de 10 a 45 días días si se almacenan refrigerados refrigerados a 10 °C.
c) •
Factores que afectan el proceso La acidez del alimento La aci acidez dez dete etermi rmina el grad rado de sup superv erviven ivenci cia a
de
un
organ rganiismo smo
bact bacter eria iano no.. La prin princi cipa pall clav clave e para para aver averig igua uarr este este pará paráme metr tro o es el pH; pH; cabe cabe deci decirr que que hist histór óric icam amen ente te los los alimentos se han considerado ácidos o poco ácidos. Hay que considerar que la mayoría de las bacterias tóxicas como la Clostridium botulinum ya no están activas por debajo de un valor de 4,5 (es decir que un simple zumo de limón las desactiva). Los alimentos se pueden considerar como ácidos si están por debajo de este valor de pH (la mayoría de las frutas se encu encuen entra tran n en este este rang rango, o, sobr sobre e todo todo los los cítr cítric icos os). ). En el caso caso de alimentos con un pH superior, es necesario un tratamiento térmico de 121 °C durante 3 minutos (o un proceso equivalente) como procesado mínimo (es (es deci decir, r, la lech leche, e, las las verd verdur uras as,, las las carn carnes es,, el pesc pescad ado, o, etc. etc.). ). No obstante, muchos de estos alimentos se convierten en ácidos cuando se les les añad añade e vina vinagr gre, e, zumo zumo de limó limón, n, etc. etc.,, o simp simple leme ment nte e ferm fermen enta tan n cambiando su valor de acidez. La causa de este efecto reside en la desactivación desactivación de la actividad microbiana debida a la simple influencia que posee por el valor de la acidez, indicada por el pH, sobre la condición de vida de estos microorganismos. microorganismos.
•
Organismos resistentes
29
Algunos organismos y bacterias cultivados en los alime alimento ntoss son resist resisten entes tes a la paste pasteuri urizac zació ión, n, como como el Baci Bacillllus us cere cereus us (pud (pudie iend ndo o lleg llegar ar a prosperar cultivos de este bacilo incluso a bajas temp temper erat atur uras as), ), el Baci Bacillllus us stear stearot othe herm rmop ophi hilu lus, s, etc. etc. No obsta obstant nte e la resistencia a la eliminación térmica depende en gran medida del pH, activ activida idad d acuosa acuosa,, o simpl simpleme emente nte de la compo composic sició ión n quími química ca de los los alimentos, la facilidad o probabilidad de volver a ser contaminados (en lo que se denomina en inglés postprocessing contamination, o PPC)
•
Forma del alimento Mencionar la forma como un factor a tener en cuenta en la pasteurización del alimento es equivalente a decir que lo que influye es la superficie exterior del del alim alimen ento to.. Cabe Cabe pens pensar ar que que el principal objetivo del proceso de pasteurización es el incremento de la razón entre la capacidad de enfriamiento y la superficie del mismo. De esta forma, el peor ratio corresponde a los alimentos similares a una esfera. En el caso de los alimentos líquidos, se procura que tengan form formas as ópti óptima mass para para que que la vari variac ació ión n de temp temper erat atur ura a, tant tanto o en calentamiento calentamiento como en enfriamiento, pueda obtener ratios óptimos.
•
Propiedades térmicas del alimento Algunas propiedades térmicas del alimento afectan de forma indirecta al rendimiento final de la pasteurización sobre el mismo, como la capacidad calorífica (la cantidad de energía que hay que "inyectar" por unidad de masa masa de alimen alimento to para para que que suba suba de temper temperatu atura) ra),, la conduc conductiv tivid idad ad térmica (garantiza la homogeneidad del proceso en el alimento), la inercia térmica (los alimentos con menor inercia térmica son más susceptibles de ser pasteurizados que los que poseen mayor inercia).
30
d)
Pasteurización de la leche Desde sus orígenes, la pasteurización se ha asociado asociado con la leche. leche. El primer primer investig investigador ador que sugirió este proceso para el producto lácteo fue fue el quím químic ico o agrí agríco cola la alem alemán án Fran Franzz von von Soxhlet en el año 1886, siendo Charles North quie quien n apli aplicó có dich dicho o méto método do a la lech leche e por por
primera vez en el año 1907.5 Los microorganismos activan sus poblaciones creciendo de forma óptima en el intervalo de temperatura de 25 °C a 37 °C. Por esta razón, durante el proceso de manufactura y envasado de la industria láctea se evita que la temperatura de la leche esté en este intervalo después de la pasteurización. La leche es por regla general un medio ligeramente ácido con un pH menor menor que 7. La leche de vaca pasteurizada pasteurizada por el método HTST y que ha sido correctamente refrigerada tiene un periodo de caducidad extendido que puede llegar a dos o tres semanas, mientras que la leche ultra pasteurizada puede tener una vida extendida que oscila entre dos y tres meses. Se puede llegar a períodos de conservación mayores (incluso sin refrigeración) cuando se combina la pasteurización UHT con la manipulación mediante tecnologías de contenedores esterilizados. Al mismo tiempo que se reducen las colonias, se eliminan también de la leche los microorganismos más termo sensibles, como los coliformes, inactivándose la fosfatasa alcalina (el (el nive nivell de esta esta enzi enzima ma defi define ne el grad grado o de efic eficie ienc ncia ia apli aplica cado do a la pasteurización de la leche; véase test de la fosfatasa). A pesar de aplicar la pasteurización, la leche tratada sigue conteniendo actividad microbiana, por regla general bacterias lácticas (no patógenas, aunque sí capaces de hacer fermentar la leche) y es necesaria la refrigeración.
¿Son los métodos de pasteurización actuales adecuados? La pasteurización de la leche ha sido objeto poco a poco de una polémica crec crecie ient nte. e. Por Por una una part parte, e, se ha desc descub ubie ierto rto que que algu alguno noss orga organi nism smos os patógenos han desarrollado una resistencia a la disminución de población con la temperatura, consiguiendo sobrevivir a la pasteurización pasteurización en cantidades signi signific ficati ativas vas.. Los Los inves investig tigado adores res han desarr desarrol ollad lado o diagn diagnóst óstico icoss más 31
sensib sensible les, s, como como la reacci reacción ón en caden cadena a de la polime polimeras rasa a (denom (denomin inada ada también PCR), que han permitido analizar la supervivencia de las cepas de diferentes microorganismos a la pasteurización de la leche. Se ha detectado que la pasteurización en ciertas condiciones destruye la vitamina A y la vitamina B.
e)
Pasteurización de zumos
Los Los zumo zumoss enva envasa sado doss (e incl inclus uso o los los néct néctar ares es)) se some ometen ten a dos tip tipos difere ferent nte es de proce roceso soss de past pasteu euri riza zaci ción ón:: por por un lado lado exis existe ten n los los zumo zumoss sin sin procesar (crudos); por otro, los zumos ultrapasteurizados o zumos zumos estéri estérile les. s. Los produc productor tores es de zumos zumos están están familiarizados con los procesos de pasteurización y con ambos métodos: el Vat o proceso "batch" (empleado en los productores de pequeño tamaño de producción) y el UHT (empleado en los productores de mayor producción). El método HTST es aceptado en la industria, ya que no produce una degeneración apreciable del sabor. La pasteurización es muy efec efectitiva va en los los zumo zumoss debi debido do a que que son son medi medios os ácid ácidos os22 22 y evit evitan an la proliferación proliferación de microorganismos microorganismos esporulados, los más resistentes a las altas temper temperatu aturas ras.. En muchos muchos paíse países, s, como como Estad Estados os Unido Unidos, s, el 95% de los los zumos comercializados son pasteurizados. En algunas ocasiones se exige por parte de los organismos encargados de la vigilancia e higiene alimentaria que se le indique al consumidor que está tomando un "zumo crudo". Los zumos suelen ser tratados térmicamente por el método de pasteurización 70 °C durante 30 minutos, pero la temperatura ideal en función del pH es en la actualidad objeto de investigación.
f)
Investigaciones recientes Se
ha
descubierto
Mycobacterium
que
avium
el
organismo subespecie
para paratu tube berc rcul ulos osis is (MAP (MAP), ), caus causan ante te de la enfe enferm rmed edad ad de John Johne e en los los anim animal ales es de sacrificio —y se sospecha que también de la 32
enfermedad de Crohn en los humanos—, ha sobrevivido a pasteurizaciones de ciertos alimentos lácteos en los Estados Unidos, el Reino Unido, Grecia y la República Checa. A la vista de la supervivencia de ciertas especies, como el MAP, las autoridades del Reino Unido encargadas de vigilar la calidad de los alimentos decidieron revaluar los estándares de pasteurización. pasteurización. Un método método actua actuall es la paste pasteuri urizac zació ión n flash flash o insta instantá ntáne nea, a, que utili utiliza za menores tiempos de exposición a altas temperaturas y parece ser un método adecuado para conservar las propiedades organolépticas de los alimentos, pues preserva mejor el sabor y la textura de los mismos. La pasteurización fría fría es emple empleada ada a veces veces como como sinón sinónimo imo de radiac radiación ión ioniz ionizant ante e (véase (véase irradiación de alimentos) u otros significados (por ejemplo, químicos) para reduci reducirr las poblac poblacion iones es de bacte bacteria riass en los alimen alimentos tos.. La irrad irradiac iación ión de alimentos también se denomina a veces "pasteurización electrónica". Se ha inves investig tigad ado o la posib posibili ilida dad d de extend extender er la paste pasteuri urizac zació ión n a alimen alimentos tos no fluidos, como la carne de ternera. Un avance en la pasteurización pasteurización no intrusiva que que solu soluci cion ona a much muchos os prob proble lema mass de la indu indust stri ria a cons conser erve vera ra es la denomin denominada ada pasteuriz pasteurizació ación n electroma electromagnét gnética ica de alimento alimentoss líquidos líquidos,, que emplea microondas a 2,45 GHz de frecuencia para activar los procesos térmicos; este método ha demostrado su eficiencia en la pasteurización del agua. Existen estudios orientados al Tercer Mundo en los que es posible realizar lo que se denomina pasteurización solar. La idea está fundamentada en la cocina solar y en el hecho de que no es necesario llevar los líquidos a ebullición ebullición para lograr la pasteurización, pudiendo pasteurizar con este método con temperaturas sobre los 56 °C. Con esta medida se intenta prevenir la causa de enfermedades causadas por la ingesta de aguas contaminadas. El método es conocido como "Pasteurización del agua", en el que se han desarr sarro olla llado
cierto ertoss element mento os
capa capace cess
de indi ndicar car
el esta stado
de
pasteurización del agua y su posibilidad de ingesta segura. Uno de los más empleados es el "Water pasteurization indicator" (WAPI). La pasteurización solar requiere exponer el agua en recipientes durante seis horas. El programa que se aplicó en ciertas regiones de África se denominó SODIS (abreviación de "Solar Desinfection"). 33
g)
Alimentos pasteurizados
Aparte de la leche y los zumos, otros alimentos son pasteurizados por la indus industri tria a alimen alimentic ticia ia;; por por regla regla gener general al,, son aquel aquello loss que poseen poseen una estructura líquida o semilíquida. Algunos de los más mencionados son los siguientes:
Aguas.
Bebidas en botella (Refrescos)
Cerveza
Helados
Lácteos (Leche, mantequillas, etc)
Mieles
Ovoproductos (evita Salmonella) Salmonella)
Olivas
Pepinillos Pepinillos en vinagre (encurtidos)
Salsas (kétchup, mayonesa, Salsa de tomate, etc.)
sopas de verduras, gazpacho, etc.
Sidra
Vino
Zumos de frutas y verduras
34
2. Esterilización
35
2.
ESTERILIZACIÓN
Proc Proces eso o que que dest destru ruye ye en los los alim alimen ento toss toda todass las las formas de vida de microorganismos patógenos o no patógenos, a temperaturas adecuadas. Se trabaja a una temper temperatu atura ra superi superior or a 100 ºC, ºC, gener general almen mente te entre 115 y 125 ºC. Se consigue eliminar todos los microorganismos y se alarga considerablemente la vida útil del alimento. El inconveniente son las alteraciones que pueden sufrir ciertos componentes del alimento, principalmente pérdidas de vitaminas, aminoácidos y ácidos grasos esenciales. La esterilización es más contundente que la pasteurización, tanto para los microorganismos como para el alimento. Las reacciones no enzimáticas y la oxidación de lípidos en un alimento esterilizado esterilizado ocurren a una velocidad muy lenta, pero pueden producirse. La esterilización, como método de conservación puede ser aplicada a cualquier produ producto cto que que haya haya sido sido pelad pelado, o, trozad trozado o o somet sometido ido a otro otro tratam tratamien iento to de preparación, provisto de un envase adecuado y sellado en forma hermética de manera de evitar la entrada de microorganismos después de la esterilización y también la entrada de oxígeno. El envase debe presentar condiciones de vacío para asegurar la calidad del producto. El objeto de la conservería, cuyo punto prin princi cipa pall es la este esteri rililiza zaci ción ón come comerc rcia ial,l, es dest destru ruir ir los los micr microo oorg rgan anis ismo moss patógenos que puedan existir en el producto y prevenir el desarrollo de aquellos que que pued puedan an caus causar ar dete deteri rior oro o en el prod produc ucto to.. La este esteri rililiza zaci ción ón evit evita a que que sobreviv sobrevivan an los organism organismos os patógenos patógenos o productor productores es de enfermed enfermedades ades cuya exist xiste encia cia en el
alimen mento y
su
mul multip tiplicaci cació ón
acel acele erada rada duran rante el
almacenamiento, pueden producir serios daños a la salud de los consumidores. Los microorganismos se destruyen por el calor, pero la temperatura necesaria para destruirlos varía. Muchas bacterias pueden existir en dos formas, vegetativa o de menor resistencia a las temperaturas, y espatulada o de mayor resistencia. El estudio de los microorganismos presentes en los productos alimenticios ha llevad llevado o a la selecc selecció ión n de cierto ciertoss tipos tipos de bacte bacteria riass como como microo microorga rgani nismo smoss indicadores de éxito en el proceso. Los microorganismos indicadores son los más difíciles de destruir mediante los tratamientos térmicos, de manera que si el tratamiento es eficiente con ellos lo 36
será con mayor razón con aquellos microorganismos más termo sensibles. Uno de los los micr microo oorg rgan anis ismo moss más más usad usados os como como indi indica cado dorr para para proc proces esos os de esterilización esterilización comercial es el Clostridium botulinum, el cual es causante de serias intoxicaciones intoxicaciones debido a alimentos de baja acidez, o conservados en ambiente de vací vacío o, dos de las cond condiicio ciones para para la pro producci cción de toxi toxin nas por el microorganismo. El calor destruye las formas vegetativas de los microorganismos y reduce a un nive nivell de segu seguri rida dad d las las espo espora ras, s, es deci decir, r, las las form formas as resi resiste stent ntes es de los los micr microo oorg rgan anis ismo mos, s, aseg asegur uran ando do que que el prod produc ucto to pued pueda a ser ser cons consum umid ido o sin sin problemas por el ser humano. Los produ producto ctoss que puede pueden n ser ser someti sometidos dos al proce proceso so de conser conservac vació ión n por por esterilización comercial son muy variados. Las frutas en general pueden ser procesadas de esta manera, siendo las piñas y las guayabas dos ejemplos de estos productos. Son productos ácidos y, en relación al Clostridium botulinum son altamente seguros, pues el microorganismo no encuentra a ese nivel de acidez las condiciones adecuadas para producir la toxina, que es altamente efectiva y mortal en el ser humano. Productos de baja acidez como la mayoría de las hortalizas, pueden estar contaminados con el microorganismo y producir la toxina durante el almacenaje.
Mecanismo de esterilización: Se realiza la esterilización por el vapor de agua a presión. El modelo más usado es el de Chamberland. Esteriliza Esteriliza a 120º a una atmósfera de presión, 127° a 11/2 atmósfera de presión, o a 134º a 2 atmósferas de presión, se deja el material durante 20 a 30 minutos. Consta de una caldera de cobre, sostenida por una camisa externa metálica, que en la parte inferior recibe calor por combustión de gas o por una resistencia eléctrica. La caldera se cierra en la parte superior, por una tapa de bronce que se ajus ajusta ta perf perfec ecta tame ment nte e grac gracia iass a un anil anillo lo de cauc caucho ho,, medi median ante te bulo bulone ness a "mariposa". Esta tapa posee tres orificios, uno para el manómetro, otro para el
37
escape de vapor en forma de robinete y el tercero, para una válvula de seguridad que funciona por contrapeso o a resorte. Para hacerlo funcionar se coloca agua en la caldera, 2 o 3 litros, procurando que su nivel no alcance a los objetos que se disponen sobre una rejilla de metal. Se cierra asegurando la tapa, sin ajustar los bulones y se da calor, dejando abierta la válvula de escape hasta que todo el aire se desaloje y comience la salida de vapor en forma de chorro continuo y abundante, lo que indica que el aparato está bien purgado de aire. Se cierra la llave de escape y se ajustan los bulones de la tapa tapa en form forma a pare pareja ja,, se deja deja subi subirr 1, 11/2 11/2 o 2 atmó atmósf sfer eras as la pres presió ión, n, manteniéndola manteniéndola constante durante el tiempo t iempo necesario.
La pasteuriz pasteurizació ación, n, a veces veces denomina denominada da pasteriza pasterización ción,, es el proceso térmico realizado a líquidos (generalmente alimentos) con el objeto de reducir los agentes patógenos que puedan conten contener: er: bacte bacteria rias, s, protoz protozoos oos,, mohos mohos y levad levadura uras, s, etc. etc. El proceso de calentamiento recibe el nombre de su descubridor, el cientí científic fico-q o-quím uímico ico francé francéss Louis Louis Pasteu Pasteurr (1822(1822-18 1895) 95).. La primera pasteurización fue realizada el 20 de abril de 1864 por el mismo Pasteur y su colega Claude Bernard. Uno de los objetivos del tratamiento térmico es la esterilización parcial de los alim alimen ento toss líqu líquid idos os,, alte altera rand ndo o lo meno menoss posi posibl ble e la estru estruct ctur ura a físi física ca,, los los compo componen nentes tes químic químicos os y las propie propiedad dades es organ organolé olépti pticas cas de estos. estos. Tras Tras la operación de pasteurización, los productos tratados se enfrían rápidamente y se sellan herméticamente con fines de seguridad alimentaria; por esta razón, es básico en la pasteurización el conocimiento del mecanismo de la transferencia de calor en los alimentos. A diferencia de la esterilización, la pasteurización no destruye las esporas de los microorganismos, ni elimina todas las células de microorganismos microorganismos termofílicos.
38
3. Tyndalización
39
3.
TYNDALIZACIÓN
La tynd tyndal aliz izac ació ión n es un méto método do de esterilización por calentamiento discontinuo que debe su nombre a John Tyndall. Tyndall. Consiste en someter una sustancia a esterilizar a un proces proceso o seria seriado do de eleva elevaci ción ón y dismi disminu nució ción n de la temperatura, de modo tal que en cada una de esas etapas se eliminen paulatinamente las formas vegetativas y de esporas presentes. Se requ requie iere re un míni mínimo mo de tres tres sesi sesion ones es de elev elevac ació ión n y dism dismin inuc ució ión n de la temperatura. Las bacterias que resisten una sesión de calefacción, hecha en determinadas condiciones, pueden ser destruidas cuando la misma operación se repite con intervalos separados y en varias sesiones. Es una esterili esterilizaci zación ón fracciona fraccionada da discontin discontinua. ua. Se utiliza utiliza principa principalmen lmente te para microorganismos que producen esporas como formas de resistencia. Se hacen ciclos de calor y frio; con el calor se pretende que germinen las esporas y con el frio, se desarrollan para el siguiente ciclo de calor pueda destruir las formas vegetativ vegetativas as resultante resultantes. s. La tindaliza tindalización ción es una esterili esterilizaci zación ón fraccion fraccionada ada a temperaturas no superiores a los 100º C; se emplea para los alimentos líquidos que se alteran por el calor a más de 100º C.
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4. Enlatado
41
4.
ENLATADO
Las técnicas para el enlatado de alimentos, llevan utilizándose casi doscientos años. años. Este Este método método de envasad envasado o genera genera produc productos tos seguros seguros y con una vida prolo prolonga ngada, da, ya que se puede pueden n almac almacen enar ar a temper temperatu atura ra ambien ambiente. te. Por eso tantas personas consumen alimentos enlatados. No es necesario agregar conservadores químicos al alimento enlatado, esto se debe a que el envase está herméticamente cerrado y con el proceso térmico adecuado se da origen a un producto comercial estéril. El embotellado es generalmente utilizado para frutas y vegetales. El proceso es parecido al del enlatado, pero los alimentos se colocan en botellas en vez de latas. latas. La calida calidad d se asegur asegura a a través través de buenas buenas prácti prácticas cas de fabric fabricaci ación ón.. Aplicando sistemas de calidad como es el caso del ISO 9000. (ISO ( ISO 9000 designa un conjunto de normas sobre calidad y gestión continua de calidad, establecidas por la Organiza Organización ción Internaci Internacional onal para la Estandari Estandarizaci zación ón (ISO). Se pueden aplicar en cualquier tipo de organización o actividad orientada a la producción de bienes o servicios. Las normas recogen tanto el contenido mínimo como las guía guíass y herr herram amie ient ntas as espe especí cífifica cass de impl implan anta taci ción ón,, como como los los méto método doss de auditoría. auditoría. El ISO 9000 especifica la manera en que una organización opera, sus estándares de calidad, tiempos de entrega y niveles de servicio. Existen más de 20 elementos en los estándares de este ISO que se relacionan con la manera en que los sistemas operan. Con este tipo de sistemas se vigila y controla la calidad en cada una de las etapas de fabricación del producto.) La posibilidad de tener alimentos a mano, aun fuera de temporada y la de poder utilizar a futuro alimentos en épocas de abundante cosecha o captura, han sido motivo de interés y preocupación para el hombre, en todos los tiempos, y para ello ha intentado la utilización de envases de vidrio, cerámica, hierro, estaño y otros materiales. Sin embarg embargo, o, el enlata enlatado, do, ha sido sido duran durante te tiempo tiempo,, el métod método o mas utili utilizad zado o mundialmente. mundialmente. El enlatado requiere primordialmente:
42
o
Que el recipiente, sea hermético, en forma que suponga una eficiente
barrera que impida el paso-intercambio de gases y líquidos. o
Que sea capaz de impedir el paso de microorganismos, y por lo tanto
evitar que el producto enlatado se descomponga. o
Que Que resi resist sta a las las alta altass temp temper erat atur uras as (121 (121ºC ºC)) nece necesa sari rias as para para su
esterilización. o
Que resista el maltrato del transporte.
Duran Durante te años, años, los los envase envasess metál metálico icoss han cumpli cumplido do su papel papel frente frente a estas estas condiciones.
a) Ev Evolu olució ción n His Histó tóri rica ca El hombre primitivo, que inició la recolección de frutos e insectos hace aproximadamente aproximadamente un millón de años, pronto se enfrentó a la preocupación de cómo cómo disp dispon oner er de alim alimen ento toss en époc épocas as en que que la natu natura rale leza za haci hacia a proble problemát mática ica la obtenc obtención ión de éstos éstos.. Sólo Sólo hasta hasta la época época greco greco-ro -roman mana a aprendió aprendió a desarrol desarrollar lar diferente diferentess técnicas técnicas (ahumado (ahumado,, desecaci desecación, ón, salado, salado, etc.) para conservar los alimentos. Pero fue hasta 1795 cuando Napoleón ofreció un premio de 12.000 f rancos, a quién le presentara un medio efectivo para conservar los alimentos, ya que el hecho 4 constituía una necesidad para un adecuado aprovisionamiento aprovisionamiento a sus tropas, entre las que el escorbuto y el hambre, estaban causando mas bajas que los combates. Por Por otra otra part parte, e, las las trop tropas as Napo Napole león ónic icas as se exte extend ndía ían n ya por por todo todo el Continente Europeo y se requería encontrar una solución al problema de traslado y conservación de alimentos hasta ellos. Nicol Nicolás ás Apper Appert, t, oscuro oscuro habita habitante nte de los suburb suburbios ios de París, que había trabajado como confitero, chef, cervecero y vinatero, acogió la idea y el desafío. Dedicó 15 largos años a investigaciones y pruebas, hasta concretar la idea.
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Finalmente, después de cocer parcialmente los alimentos, los envaso en frascos de vidrio taponados con corcho, que sometió finalmente a la acción de agua hirviendo. Comprobó que si el alimento se sellaba dentro de un recipiente hermético y se lograba expulsar el aire, se conservaba durante mucho tiempo. En 1790 Appert presentó sus productos a la “Sociedad para el Impulso de la Industria Francesa”. Envió muestras de vegetales, perdices y salsas y hasta 18 tipos diferentes de alimentos procesados y se comprobó que después de cuatro meses y 10 días: “todos habían retenido su frescura y ni uno había sufrido deterioro”. Las primeras conservas de Appert se probaron en la armada francesa, ya que hasta entonces en los barcos de guerra sólo se tomaban alimentos secos, salados o excesivamente excesivamente azucarados. Los capitanes de esos barcos, informaron que las conservas mantenían bien a los alimentos pero que los frascos de vidrio eran demasiado frágiles y difíc difícililes es de mane maneja jarr en el mar, mar, soli solici cita tand ndo o se envi enviar aran an los los alim alimen ento toss conservados conservados en recipientes de mayor resistencia. En 1810 Nicolás Appert, publicó un tratado sobre: “La acciòn de conservar toda clase de substancias animales o vegetales”. Es así que Peter Durand, se lanzó a mejorar el reciente descubrimiento francés. Observó que el vidrio que Appert utilizaba era frágil y se rompía en los traslados, así como que el cierre de corcho, no era muy confiable y fue enton entonces ces cuando cuando como como alter alternat nativa iva surgie surgieron ron los los envase envasess de cerámi cerámica ca,, estaño, hierro y otros diversos materiales. Durand, desarrolló un envase cilíndrico, fabricado con hojalata (lámina delgada de acero, recubierta de estaño). Patentó la idea y dejó que otros la explotaran.
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Bryan Donkin y John Hall, ingleses también utilizando la patente de Durand y después de un año de experimentos, instalaron una fábrica y para 1813 estaban ya enviando alimentos enlatados al Ejército y la Marina Inglesa. En 1903, la compañía inglesa Cob Preserving, inició investigaciones para recub recubrir rir el inter interio iorr de los los envas envases es metáli metálicos cos con barni barnices ces que que no sólo sólo impidieran impidieran la corrosión, sino que evitaran la acción sobre determinadas frutas (fresas y cerezas) blanqueándolas. blanqueándolas. En la actualidad, los envases se elaboran con hojalata electrolítica o lámina cromada y han surgido alrededor de 30 tipos de lacas diferentes que se apli aplica can n a las las lámi lámina nass metá metálilica cass con con máqu máquin inas as barn barniz izad ador oras as.. Esto Estoss recubrimientos no afectan en manera alguna al sabor ni olor del producto. Constituyen un aislante entre el producto contenido y el envase metálico: son atóxicos y evitan la decoloración de los productos. El sellado de la lata, se hace en la actualidad con una aleación plomo-estaño, con una soldadura plástica o con soldadura eléctrica que traslapa las láminas.
b) Ventaja jass De un sin número de ventajas que las latas ofrecen, podemos señalar las 12 principales: 1.
La rigi rigide dezz del del enva envase se,, hac hace e que que sopo soport rte e tra trasl slad ados os y man manip ipul ulac ació ión n
rudas. 2.
Es hermético e inviolable.
3.
Conserva los alimentos en forma higiénica.
4.
Prot Proteg ege e los los valo valore ress nutr nutrititiv ivos os de los los prod produc ucto toss enva envasa sado dos. s.
5.
Conse onserv rva a lo los al alimen imento toss sin sin rec recurri rrir a la re refri frigera geraci ció ón.
6.
Apor Aporta ta dife difere rent ntes es opci opcion ones es al cons consum umo, o, para para un mism mismo o pro produ duct cto. o.
7.
Ofrece pro productos tos par para tod todos los niv niveles socio-económicos y
ocasiones. 8.
No tienen conservadores adicionados para su estabilidad y
mantenimiento. 45
9.
Aprovecha los excedentes, en época de buena cosecha o
captura. 10.
Pro Proteg tege al dist distri rib buidor, dor, de de pérd pérdiidas po por núme número ro o tie tiempo mpo, en
perecederos. 11. 11.
Ofre Ofrece ce al cons consum umid idor or una una sele selecc cció ión n de prod produc ucto toss todo todo el tiem tiempo po..
12.
Perm Permiite una estab stabiilizaci zació ón de preci recios os..
c) Cl Clas ases es de en enva vase sess o
Cristal. Al dejar pasar la luz luz favorece que pueda pueda alterarse el producto producto (las vitaminas).
o
Plástico. No son recomendables recomendables cuando contienen alimentos ácidos.
o
Papel. La porosidad del papel lo hace recomendable para aquellos productos que transpiran (vegetales).
o
Lámi Lámina na de alum alumin inio io.. Su impe imperm rmea eabi bililida dad, d, y su resi resist sten enci cia a a las las temperatu temperaturas ras han extendid extendido o su uso. No es recom recomend endabl able e para para envol envolver ver productos ácidos ni para someterlos a altas temperaturas. temperaturas.
o
Hojalata con recubrimiento de estaño.
d) Pr Proc oces eso o de en enlat latad ado o Aun Aun cuan cuando do el proc proces eso o pued puede e vari variar ar lige ligera rame ment nte e segú según n la empr empres esa a empacadora, en términos generales se procede a través de diez pasos: lavado, lavado, escalda escaldado, do, preparad preparado, o, llenado, llenado, agotamien agotamiento, to, cierre, cierre, esterili esterilizaci zación, ón, enfriado, etiquetado y empacado. 1)
Lavado
Para iniciar el enlatado, en frutas y verduras se requiere un lavado previo a fin de eliminar toda la tierra, hojas etc. que pudiera tener. 2)
Escaldado
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Se somete al producto a una inmersión rápida en agua caliente el tiempo varia según el tipo de producto generalmente entre 1 a 5 min, para elim elimin inar ar las las enzi enzima mass que que post poster erio iorm rmen ente te pudi pudier eran an ocas ocasio iona narr el oscureci oscurecimien miento to del producto producto.. Así como eliminar eliminar los microorg microorganis anismos mos presen presentes tes en la super superfic ficie ie del produ producto cto que pudier pudieran an ocasi ocasiona onarr su posterior rancidez. 3)
Preparado
Se retira la cáscara y se corta el producto en diferentes formas para su adecuada presentación presentación (tiras, rebanadas, rebanadas, mitades etc.). En el caso de los pescados los especímenes se cortan en trozos de tamaño adecuado (lonjas, trozos, hojuelas o porciones musculares). 4)
Llenado
Se llen llenan an las las lata latass con con el prod produc ucto to y se cubr cubren en los los espa espaci cios os con con diferentes soluciones (edulcoradas, saladas, salmueras, jarabes, vinagre, etc.) no sólo para contribuir al logro de un determinado sabor final, sino para obtener un mejor y mas fácil calentamiento. 5)
Agotamiento
Eliminación del aire pasando el envase lleno por un túnel con vapor a 70ºC, con lo que se evitan reacciones posteriores que pudieran afectar el aroma o el sabor del alimento. 6)
Cierre
Las latas se cierran por engargolado o mediante el cierre hermético por soldadura. 7)
Esterilización
Import Importan ante te paso paso que que se logra logra someti sometiend endo o al envas envase e a tempe temperat ratura urass alrededor de los 120ºC, con lo que destruyen todos los microorganismos que pudieran afectar la conservación conservación del producto. 8)
Enfriado. 47
El producto se enfría bien sea por exposición al chorro de agua fría, o por inmersión en tinas de agua así mismo bien fría. 9)
Etiquetado
Las latas, se secan, etiquetan y se acondicionan en envases de cartón.
e) Pr Proc oces eso o de cale calent ntami amien ento to Calor – enfriamien enfriamiento-llenado to-llenado HCF (heat-cool-fill) Esterilización de un solo volumen. Esterilizar latas y tapas. Llenado y cerrado de los botes estériles, todo en condiciones asépticas. Esterilizar y cerrar SC (sterilizing and closing). Esterilizar los alimentos en los botes antes cerrarlos. Presión- llenado -calentamiento PFC (pressure-fil (pressure-filler-cooker) ler-cooker) Se esteriliza mediante vapor alta presión se llenan las latas y se cierran, otro tratamiento térmico mas suave antes de enfriar. Presión- llenado -calentamiento PFC (pressure-fil (pressure-filler-cooker) ler-cooker) Se esteriliza mediante vapor alta presión se llenan las latas y se cierran, otro tratamiento térmico mas suave antes de enfriar. Desecación Reducción del peso del alimento por desecación antes del envasado. Flash 18 Se realiza en una cámara de alta presión, lleva a cabo un tratamiento HTST, se llenan las latas se cierran y se enfrían parcialmente en la camara
f) Fa Fase se de en enfr fria iami mien ento to Se real realiz iza a lo mas mas rápi rápido do posi posibl ble e desp despué uéss del del tra tratami tamien ento to térm térmic ico o sumergiéndolos en agua con la finalidad de producir un choque térmico y así garantizar las condiciones de esterilidad del producto final 48
g) Dur Duració ación n de los los Produc Productos tos Enlat Enlatado adoss Los Los produc productos tos enlat enlatado adoss pueden pueden conser conservar varse se en buenas buenas condic condicion iones es consumibles consumibles por varios meses y aun años. La leche en polvo se conserva bien durante nueve meses, las verduras enlatadas se pueden conservar hasta dos años después de su enlatamiento y los cárnicos y los pescados en aceite duran bien hasta cinco años. Durante Durante el almacenamie almacenamiento nto de los productos productos enlatad enlatados, os,
es aconsejabl aconsejable e
establecer su consumo agotando primero los más antiguos. En algunos casos (evaporados, condensados) es conveniente voltear los envases de vez en cuando para evitar la excesiva sedimentación.
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CONCLUSIONES
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CONCLUSIONES
Conservar los alimentos consiste en bloquear la acción de los agentes (microorganismos o enzimas) que pueden alterar sus características originarias (aspecto, olor y sabor).
El tratamiento térmico que precisa cada alimento depende de la naturaleza de cada producto. Algunos sólo permiten ciertas temperaturas pues, de otro modo, provoca cambios en su aspecto y su sabor. En otros, sin embargo, las altas temperaturas no producen alteraciones.
Los tratam tratamient ientos os térmic térmicos os con calor calor son proceso procesoss que favorec favorecen en la destruc destrucci ción ón o inactivación de enzimas y microorganismos de forma muy efectiva, pero que presentan el inconv inconvenie eniente nte de destrui destruirr nutrie nutrientes ntes termol termolábi ábiles les y de aceler acelerar ar las reaccio reacciones nes no enzimáticas.
La pasteurización consiste en la destrucción de bacterias patógenas en un líquido, mediante el calor, y se usa en el tratamiento de líquidos alimenticios, alterando muy poco la estructura física y los componentes químicos de éstos. En 1862, el químico francés Louis Louis Pasteur Pasteur invent inventó ó el proceso proceso,, usado usado para para destru destruir ir microor microorgani ganismo smoss dañinos dañinos en productos comestibles.
La esterilización es el proceso que destruye en los alimentos todas las formas de vida de microorganismos patógenos o no patógenos, a temperaturas adecuadas. Se trabaja a una temperatura superior a 100 ºC, generalmente entre 115 y 125 ºC.
La tyndalización es un método de esterilización por calentamiento discontinuo que debe su nombre a John Tyndall. Tyndall. Consiste en someter una sustancia a esterilizar a un proceso seriado de elevación y disminución de la temperatura, de modo tal que en cada una de esas etapas se eliminen paulatinamente las formas vegetativas y de esporas presentes.
El enlatado es una técnica de preservación de alimentos ampliamente utilizada en la actualidad, y útil prácticamente para cualquier clase de alimentos.
Al ser enlatados los alimentos son sellados en su recipiente después de hacerse el vacío y calentados. Cualquier organismo presente es eliminado por este procedimiento, y otros no pueden llegar por que los alimentos están aislados al sellarse la lata. Todo el proceso, que que incl incluy uye e el llen llenad ado o y el sell sellad ado o de las las lata latass o cont conten ened edor ores es,, es real realiz izad ado o automáticamente en las industrias modernas.
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