Métodos de calentamiento Cinética de destrucción microbiana Curvas de destrucción térmica
DESTRUCCION PATOGENOS
DESTRUCCION M.O. ALTERANTES
INCREMENTO DEL TIEMPO DE ALMACENAMIENTO
Conducción Convección Conducción-Convección
simultánea
Alimentos sólidos
Proceso lento
La velocidad de Transferencia de Calor disminuye a medida que la diferencia de temperatura baja (autoclave – centro del envase)
El calor se transfiere por corrientes de convección originadas por el cambio de densidad del líquido al calentarse. Si la viscosidad aumenta, este efecto se reduce y por lo tanto la T.C. también disminuye.
Debido
a presencia de pequeñas cantidades de aire en el autoclave durante el tratamiento térmico.
Se
observa una inflexión o “rotura” de la curva de calentamiento.
Productos
líquidos con alta proporción de sólidos
Productos
grandes
con trozos sólidos
Accidentalmente
sopas de fideos
puede darse en
Diferencia de temperaturas entre sistema autoclave – producto Temperatura de llenado: ◦ En caliente alcanza la temperatura letal más rápido ◦ Si el pcto. Es de transmisión lenta, existen fallas en la distribución de la temperatura. ◦ Tomar la más baja temperatura referencial
Posición de los envases en el autoclave
Proporción sólido – líquido
Llenado
Naturaleza de los productos
Agitación de los envases
Forma y tamaño del envase
Clasificación de alimentos respecto a pH (Cameron/Esty)
Acidez baja
pH > 5.0
Acidez media
4.5 – 5.0
Alimentos ácidos
3.7 – 4.5
Alimentos muy ácidos pH < 4.0
Otra clasificación:
-Acidez baja
pH > 4.5
-Alimento ácido
4.0 – 4.5
-Alimento muy ácido
pH < 4.0
Linea divisoria pH = 4.5 y su relación con C. botulinum.
Cinética de inactivación microorganismos Cuando una población de microorganismos es expuesta a una temperatura letal, constante, hay una disminución de microorganismos de acuerdo a una cinética de primer orden. Si N es número de microorganismos viables. -dN/dt = KN
a t = 0
N = No
ln (N/No) = -KT log (N/No) = -KT/ 2.303
log (N/No) = -t/D N = No ( 10
–t/d
)
Forma de las curvas de inactivación microbiana Si se grafica log (N) vs tiempo (número de sobrevivientes en función de tiempo)
Ciclo logarítmico
log N
t
Curva de supervivencia (gráfico semi-log)
10.000 1.000 Nº de microorganismos 100 sobrevivientes 10
Ciclo logarítmico
1
100 125 150 175 200
tiempo
D = tiempo de reducción decimal
A temperatura constante
Termorresistencia de microorganismos (Efecto de temperatura)
Valor Z •Dependencia con respecto a la temperatura.
•Permite evaluar el valor D a diferentes temperaturas.
Si se grafica log D vs T Se obtiene una línea recta.
log D
Se puede calcular así un nuevo valor D en base a la temperatura de tratamiento térmico empleada. z
T
log (F/ Fo) = (To – T)/z
log (D/Do) = (To – T)/z log(tT/to) = (To – T)/z
El C. botulinum tiene un valor z = 18ºF ó 10 ºC y un D250 = 0,2 min. ¿Cuál es la ecuación para la curva de resistencia térmica del C. botulinum? ¿Cuál es el valor D a 240ºF? Solución:
LogD
T 250 Log (0,2) 18
D240 10
0,14
0,72 min
Valor D Tiempo de reducción decimal Tiempo necesario para reducir 10 veces el número de m.o. sobrevivientes Tiempo necesario para atravesar un ciclo logarítmico Valor z Es el incremento de temperatura necesario para que D disminuya un ciclo logarítmico.
Valor de esterilidad o letalidad de un proceso (F) S ó n: número de reducciones decimales S = log (No/N)
Ejemplos de criterios: 5-D ( 5 reducciones decimales) para el microorganismo PA-3679
12-D (12 reducciones decimales) para el microorganismo C. botulinum Hay diferentes criterios para seleccionar N final y por tanto n ó S.
Parámetro FT Tiempo de proceso a una temperatura constante T que tiene una letalidad equivalente a la de un proceso dado. T de referencias comunes
121° C (250 °F) para esterilización
82.2° C (180 °F) para pasteurización 65.5° C (150°F) para pasteurización
Temperatura de referencia = 250ºF (121ºC)
F121.1 = Fo
Clostridium botulinum D250 = 0,2 min z = 18ºF Fo = 2,5 min
D121.1 = Do F250 = Fo
D250 = Do
Criterios para seleccionar N final ( y por tanto n o S)
a) Riesgo que significa para la salud del consumidor. b) Deterioro del producto. c) Calidad sensorial o nutrimental
log (N/No) = - t/D Si consideramos
F=t
S = FT /DT
Valor de esterilización de un proceso ( Fo) El valor de esterilización de un proceso está relacionado al número de reducciones decimales (s) Tiempo equivalente de proceso a una temperatura de referencia. La temperatura de referencia es 121.1°C, basado en un valor de Z = 10°C (18°F)
Fo
Por otro lado la letalidad L, es el tiempo equivalente de calentamiento a 250°F (121.1°C) para 1 minuto a T: L = 10
(T-To)/Z
Para un proceso a T constante, si se multiplica L por el tiempo de calentamiento a T, se obtiene Fo: Fo = L *
t
Si hay cambio de temperatura ( por ejemplo durante calentamiento y enfriamiento en un proceso de enlatado).
Se puede considerar la letalidad integrada, es decir, tomando pequeños incrementos de tiempo, t y tomando la T promedio en ese lapso, y con esto calcular L. Fo =
( LT *
t )
Fo = L Letalidad C. botulinum
L 10
T 250) /18
Fo = 3 min es el valor mínimo de tratamiento térmico para alimentos de baja acidez (pH> 4,5)
Algunos valores de Fo recomendados Producto
Fo
Espárragos
Ejotes en salmuera
2 – 4 min.
3.5
min.
Pollo
6 – 8 min.
Maíz
9 – 15 min
Chícharo
7 – 11 min
Salchicha en salmuera
5 min.
Grupos microbianos de interés
a) Aerobios obligados
b) Anaerobios facultativos c) Anaerobios obligados
Aerobios obligados Es el grupo menos importante
Casi no hay oxígeno molecular Baja termorresistencia (Excepción: Bacillus subtilis, Bacillus mycoides)
Anaerobios facultativos a) En alimentos de baja acidez ej. Bacillus stearothermophilus valor D250 > 4 min. b) En alimentos ácidos.
Bacillus coagulans, B. macerans, B. polymyxa. valor D250 ≈ 0.1 min
Anaerobios obligados a) Mesófilos
Esporuladores anaerobios :
- C. botulinum (D250 ≈ 0.1- 0.2 min.) - C. sporogenes (D250 ≈ 0.5- 1.5 min.) (PA 36 79)
Anaerobio obligado b)Termófilos
-C. thermosaccharolyticum, produce CO2, H2 -C. nigrificans
H2 S
Bacterias no esporuladoras, levaduras y mohos importantes en deterioro de alimentos de alta acidez (pH < 4.0) con tratamiento térmico ligero, ej. Jugos. Ejemplo: Lactobacillus, Leuconostoc, algunas levaduras
(D150 ≈ 1 min) Normalmente pasteurización es adecuado para su destrucción. Poca termoresistencia, excepto:
Byssochlamys fulva
Resistencia térmica de microorganismos formadores de esporas y de interés en el tratamiento térmico Microorganismo
D250- min.
Z-, ªC o
B. stearothermophilus
4.0
7.0
B. subtilis
0.48-0.76
7.4-13.0
B. cereus
0.0065
9.7
B. megaterium
0.04
8.8
C. sporogenes
0.15
13.0
C. sorogenes (PA 3679)
0.48-1.4
10.6
C. botulinum
0.21
9.9
C. thermosaccharolyticum
3.0-4.0
8.9-12.2
Efecto de tratamiento térmico en factores de calidad. La degradación de nutrientes y otros factores de calidad se puede evaluar de la misma manera que la inactivación de microorganismos Cinética de primer orden
Parámetros de termorresistencia de factores de calidad. Factor
Do (min)
Z (°C)
Ac. ascórbico (Chícharos)
246
50.5
Rx. de oscurecimento en leche
12.5
26
Caroteno (Vit. A) en hígado
43.6
25.5
Clorofila (chícharo)
13.2
38.8
Aspectos sensoriales
12.5
26
Tiamina
158
31
C. botulinum
0.21
10
Los valores D y z son mayores para factores de calidad en comparación a los de microorganismos.
Mayor termorresistencia de factores de calidad Los microorganismos son más sensibles a cambios de temperatura Optimizar calidad del producto tratado térmicamente
DETERMINACION DE PROCESOS TÉRMICOS
En general hay 2 formas principales de evaluar la letalidad de procesos térmicos. a) Método general
Integración gráfica de la curva de t vs L
b) Método de la fórmula Usa valores previamente calculados de algunos parámetros en una ecuación para evaluar el tiempo de proceso o la letalidad del proceso
Generalmente se reconocen 2 tipos de problemas relacionados al cálculo de procesos térmicos:
1) Evaluación del tiempo y temperatura necesarios para lograr una determinada letalidad. 2) Evaluación de la letalidad producida por un proceso (tiempo y temperatura).
Para la evaluación de procesos es fundamental conocer datos de transferencia de calor, es decir, datos de temperatura en el producto en función del tiempo.
