UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL FACULT ACULTAD DE OCEANOGRAFIA OCEANOG RAFIA,, PESQUERIA PESQUER IA Y CIENCIAS ALIMENTARIAS ALIMENTARIAS Escuela Profesioal !e I"eier#a Ali$e%aria
Curso
& Tecnología Tecnología de los l os procesos
alimentarios
Te$a
& Método de Ball
Profesora & Ing. Víctor Terry Calderón Cald erón A' o
& 5to
Alu$os
& Román Villarreal,
Katerine !"cia #antiago Ro$as, %"lio
()*+ &'isten di(erentes métodos para el cálc"lo del tiempo de proceso térmico a "na "na temp temper erat at"r "ra a esta esta)l )lec ecida ida,, *"e *"e de)e de)e aplic aplicar arse se a "n prod prod"c "cto to en partic partic"la "larr con con el +n de *"e alcanc alcance e la ester esterilid ilidad ad comer comercia cial. l. &ntre &ntre los métodos más "tiliados se enc"entran•
Método de la órm"la de Ball /método matemático0
1ara el empleo de c"al*"iera de ellos, es necesario el conocimiento de2. &l 3alor 3alor esterili esteriliante ante T T 4 /o en s" de(ecto de(ecto s" 3alore 3alores s T y el (actor (actor 0 y el 3alor lor para para el micr icroor oorgani ganis smo )ase )ase de dis dise6o e6o, a "na "na temperat"ra dada. 7. !a ist istor oria ia tér térmica mica o de pene penetr tra ación ción de calo calorr del del pro prod"ct d"cto o en c"estión.
METODO DE LA FORMULA DE ALL 1ermite calc"lar el tiempo de proceso proceso térmico, siempre *"e la 3elocidad de penetración de calor del prod"cto en c"estión, dé "na línea recta al ser gra+cada en papel semi8logarítmico. semi8logarítmico. &ste método se )asa en las ec"aciones de las c"r3as de calentamiento y en(riamiento-
onde B 9 Tiempo de proceso térmico /min0 •
I 9 Tc8Ti
9 tiem tiempo po en min" min"to tos s para para *"e *"e la recta ecta de pene penetr trac ació ión, n, de calo calor, r, atra3iese "n ciclo logarítmico
• •
%I9Tc8To %9Tc8To :Tc8 Ti
&l 3alor de g de)e o)tenerse de ta)las para el 3alor ;< del microorganismo *"e se esté tomando como )ase de cálc"lo y relacionando los 3alores ( : = y %c , siendo• • • • • • • •
= 9 Tre( %c 9 (actor lag de en(riamiento 9 T> 8 T& :Te 8 T& Tc 9 Temperat"ra del medio de calentamiento Ti 9 Temperat"ra inicial de calentamiento To 9 Temperat"ra inicial e'trapolada de calentamiento T& 9 Temperat"ra del medio de en(riamiento Te 9 Temperat"ra inicial de en(riamiento T> 9 Temperat"ra inicial e'trapolada de en(riamiento
CORRECCI.N AL TIEMPO DE PROCESO EN AUTOCLAVES ESTACIONARIAS #i el tratamiento térmico se realia en a"tocla3es o sistemas de esteriliación con 3apor a presión /prod"ctos con p> ≥ ?.50 estacionarios, la temperat"ra de proceso no es alcanada, sino asta *"e el e*"ipo ad*"iere la presión re*"erida. &l tiempo *"e tarda el sistema en llegar a la temperat"ra de proceso /*"e se conoce como< tiempo de arran*"e<0, tiene "n e(ecto letal en los microorganismos, por lo *"e el tiempo de proceso calc"lado por c"al*"ier método de)e corregirse. !a manera más sencilla de corregirlo, es restando el ?7@ del tiempo de arran*"e, al tiempo total de proceso- Tiempo de proceso corregido 9 tiempo de proceso calc"lado 8 /A.?7 ' tiempo de arran*"e0
*/ M0TODO DE ALL ESTERILI2ACI3N
1
STUMO
PARA
EVUALUAR
1ara considerar los e(ectos de la operación de "na a"tocla3e p"ede "sarse el método sig"iente. #ean T2 9 Temperat"ra de proceso del a"tocla3e o retorta T A 9 Temperat"ra inicial del p"nto más (río del enlatado T 9 Temperat"ra del p"nto más (río del enlatado en "n tiempo t. T 9 Temperat"ra inicial aparente ( 9 Tiempo necesario para *"e la c"r3a de penetración atra3iese "n ciclo. #e llama parámetro de resp"esta de temperat"ra en la c"r3a de calentamiento.
TALA N4*& VALORES DE F ) PARA VARIOS ALIMENTOS ENLATADOS 56AYES, *789/
&n la +g"ra 2 se m"estra "na c"r3a de calentamiento en papel semilogarítmico. &l propósito del método es descri)ir esta c"r3a con "na ec"ación lineal. #" (orma general-
lo" 5 T* 1 T/ : lo" 5 T* 1 TA / 1 5*; f < / %
= 5*/
!a e'presión /20 es la ec"ación de la línea recta *"e se a$"sta a )"ena parte de la c"r3a de penetración, pero *"e al comieno tiene "n des(ase con ella representado en el e'tremo i*"ierdo por "na importante di(erencia entre los interceptos /t 9 A0-
Diferecia : lo" 5 T* 1 TA / 1 lo" 5 T* 1 T) / : lo" 5 > < / = 5(/ Reemplaando la ec"ación /70 en la /20 se tiene *"e-
lo" 5 T* 1TA / : lo" ?>< 5 T* 1 T) /@ 1 5*; f
= 5/
FIGURA N4*& FIGURA TBPICA DE UNA CURVA DE CALENTAMIENTO
% se denomina (actor de retraso p"es descri)e el tiempo *"e transc"rre para *"e el p"nto más (río del enlatado lleg"e a alcanar la ona lineal de resp"esta a la temperat"ra /(0. Ball prop"so "n método *"e tiene en c"enta el eco de *"e las a"tocla3es o retortas
tienen "n tiempo para alcanar s" temperat"ra de operación. 1or ello el s"giere "tiliar "n tiempo t B /tiempo de procesamiento de Ball0 dado por-
T : )-( Tc T
= 5/
FIGURA N4(& T0RMINOS UTILI2ADOS POR ALL EN SU M0TODO DE CLCULO
tp es el tiempo d"rante el c"al la retorta está a la temperat"ra de operación. Tc /Come =p Time C=T 80 es el tiempo en el *"e la retorta alcana s" temperat"ra de operación contado a partir del momento en el *"e se a)re s" 3ál3"la de 3apor de cale(acción /del orden de 2A min"tos normalmente0. =n res"men grá+co de estos conceptos se m"estra en la +g"ra 7. llí se denomina g al 3alor de T 2 T c"ando T ad*"iere s" má'imo 3alor. &n la +g"ra D m"estra "na c"r3a de calentamiento incl"yendo la corrección de C=T.
T : f < Hlo"?> < 5T* 1T) /@ 1 lo"5"/ = 5+/
lo" 5 " / : lo" ? > < 5 T* 1 T) /@ 1 5*; f < // %
= 5J/
1ara en(riamiento las e'presiones correspondientes son-
% : f < Hlo"?> c 5TK) 1T /@ 1 lo"5" /
= 59/
lo" 5 " / : lo" ? > c 5 TK) 1 T /@ 1 5*; f c / / %
= 58/
FIGURA N4& CURVA SEMILOGARBTMICA DE CALENTAMIENTO CON CORRECCI3N DE CUT
ada "na in(ormación de tiempo temperat"ra para el p"nto más (r ío del prod"cto y la temperat"ra de operación del a"tocla3e, se enc"entra el 3alor de gE se aya analítica o grá+camente $ y ( . Ball de+ne = como el 3alor a la temperat"ra de la retorta. #i ! es la letalidad a la temperat"ra de la retorta- ! 9 2A /T2875A0:2F 9 2A /T2
8272.2:2A0 . =tiliando la Ta)la 7 se alla el 3alor de = se enc"entra el A del proceso.
F) : UL
= 57/
!a sec"encia p"ede ser in3ersa, es decir, p"ede conocerse el 3alor A desea)le para "n prod"cto y o)tener =, (:=. Con los parámetros de penetración de calor más esa in(ormación, allar el 3alor del tiempo de Ball re*"erido "sando las ec"aciones /50 y /G0.
FIGURA N4& FIGURA TBPICA DE UNA CURVA DE ENFRIAMIENTO
TALA N4(& VALORES DE G54C/ EN FUNCI3N DE LOS VALORES F6;U PARA VALORES DE EN EL ENFRIAMIENTO 52:*)4C/
TALA N4& VALORES DE G54C/ EN FUNCI3N DE LOS VALORES DE 2 PARA LOS VALORES DE EN EL ENFRIAMIENTO
1ara "sar 3alores de $ distintos de 2, aga lo sig"ienteg$ 9 g$92 H /$ 20 / :
∆∆ $g
0
&$emplo- g para / ( = : 0 9 7A y $ 9 2? a 9 2F. $9 2.? 9 27.? H/2.?820/?.7F09 2?.227
*-*/ APLICACI3N DEL M0TODO DE ALL EN UNA CONSERVA ENLATADA !a istoria térmica del p"nto más (río de "na pr"e)a de esteriliación de "n enlatado es la sig"iente-
&l tiempo en la ta)la anterior se c"enta desde el momento en el *"e se a)re la 3ál3"la del 3apor a la a"tocla3eE a los DJ min. #e cierra el 3apor y se a)re el ag"a de en(riamiento. !as condiciones de esteriliación ("eron Temperat"ra de operación- 272.5 C Tiempo de calentamiento del e*"ipo /C=T0- 2A min Temperat"ra del ag"a de en(riamiento- 75C >allar L !os parámetros de penetración de las onas de calentamiento y en(riamiento del ensayo. L &l tiempo de Ball de la etapa de calentamiento. L &l 3alor A de todo el proceso.
Soluci 1ara la determinación de los parámetros de penetración de calor en el calentamiento se "tilia el procedimiento *"e se res"me en la +g"ra y ta)la sig"ientes-
!a grá+ca de calentamiento del lado i*"ierdo m"estra *"e alg"nos de los p"ntos iniciales se apartan de la linealidad *"e o(rece el sistema l"ego de cierto tiempo. Como criterio para eliminar analíticamente estos p"ntos se recomienda acer en "na o$a electrónica de cálc"lo la determinación del coe+ciente r7 del modelo de regresión lineal entre los datos de las col"mnas log/T2 8T0 3s Tiempo. &n la tercera col"mna de la ta)la *"e acompa6a la grá+ca semilogarítmica de calentamiento se o)ser3a *"e este coe+ciente se 3"el3e m"y cercano a 2 a partir del tercer dato /del min"to ? en adelante0. Consec"entemente, se determina el 3alor de la pendiente de la me$or recta de a$"ste de los p"ntos log/T2 8T0 3s Tiempo, a partir del tiempo ? min"tos. sí se o)tiene *"e1endiente de la recta a$"stada- 8A,AJDJ 1arámetro ( 9 82:pendiente 925,G7 min"tos Intercepto con el e$e log /T2 8T0- 7,AFG T2 8T 9 2AN7,AFG 9 277,2 OC %9 T28T: T28TA 9 2,JJ
!a ec"ación
lo"5*(*,+ T/ : (,)89 ),)JJ% T 9 272,5 2AN/7,AFG8A,AJDJt0 &n esta ec"ación el tiempo t es el *"e se toma &#& P=& #& BR& &! V1QR, t /no es el tiempo de Ball83er +g"ra 70
l ig"al *"e en el calentamiento, la grá+ca de en(riamiento del lado i*"ierdo m"estra *"e alg"nos de los p"ntos iniciales se apartan de la linealidad *"e o(rece el sistema l"ego de cierto tiempo. =sando el mismo criterio para eliminar analíticamente estos p"ntos se io la determinación del coe+ciente r7 del modelo de regresión lineal entre los datos de las col"mnas log/T8T 0 3s Tiempo. &n la tercera col"mna de la ta)la *"e acompa6a la grá+ca semilogarítmica se o)ser3a *"e este coe+ciente se 3"el3e m"y cercano a 2 a partir del tercer dato /del min"to ? en adelante0. #e alla el 3alor de la pendiente de la me$or recta de a$"ste de los p"ntos log/T8T 0 3s Tiempo, a partir del ?á min"to, l"ego de a)rir el ag"a de en(riamiento. Sótese *"e la escala de tiempo se modi+ca consec"entemente. sí se o)tiene *"e1endiente de la recta a$"stada- 8A,AFJJ 1arámetro ( c 9 82:pendiente 9 22,5?G min"tos Intercepto con el e$e log/T8T 0 - 7,7DA
TB 8T 9 2A 7,AFG 9 2J, C %c9 TB8T: TUA8 T 92, GG
!a ec"ación
EL AGUA DE ENFRIAMIENTO .
L &l tiempo de Ball4ona de calentamiento Ver grá+ca 7 C=T- 2A min t 9 DJ min t B 9 DJ8A,5F/2A0 9 DA,7 min L Cálc"lo del 3alor A para la ona de calentamiento 1ara aplicar las ec"aciones /50 y /J0 p"ede "tiliarse el 3alor ( encontrado en la primera parte del pro)lema. So es así con el de $ p"es se de)e acer "na corrección por el C=T &l comieno del proceso segn Ball es 5,F min"tos l"ego de a)rirle 3apor al a"tocla3e. &n ese momento el 3alor del intercepto /T2 8T0 será T 9 272,5 2A N /7,AFG8A,AJDJ/5,F009J,7 C T2 8 T 9 272,5 8 J,7 9 57,D C %9 T28T: T28TA 9 9 57,D:/272,58?F0 9 A,G2 1ara "na me$or comprensión de este n"e3o 3alor de $ 3er la +g"ra D
!a sec"encia lógica para allar A se res"me en la ta)la sig"iente-
!a interpolación del 3alor de ( :=-
L Valor A para la ona de en(riamientoComo se m"estra en el e$emplo este periodo solo aporta "na parte menor al proceso de esteriliación p"es la letalidad tiende rápidamente a cero c"ando la temperat"ra )a$a de 272,2 C. #in em)argo, para il"strar el método se ace el cálc"lo con la sec"encia lógica seg"ida en la etapa de calentamiento.
&l res"men de la interpolación en este caso es
&l 3alor A de todo el proceso es 22.7G H 2.F5 9 2D.27 min
(/ LBNEA QUERADA %
%$f
TR T$f;TR To
Lo" 5TR T$f;TRTo/
) (
GA G5
A 8A.A27J?GG
2AA
J
2?A
8
2GG
*)
2F
*(
72?
* *J
77D 77F.5
*8
7DA.5
2 A.GA5FF7D 5 A.F7D57?2 7 A.5FF7D57 ? A.DGA5FF7D 5 A.7?GA5FF7 ? A.257?22G J A.2 A.AJGJ?GA5 A.A55FF7D5
8A.AF?D7AFFJ 8A.7DA??F72 8A.?D22AFDG7 8A.JAG2JD2 8A.F25?G55GD 82 82.2JG52AF2 82.757G75D2J
()
7D7
((
7DD.5
(
7D?.5
(J
7D5.5
(8
7DJ.5
D A.A?GA5FF7 ? A.ADF7D57 ? A.AD7D57? 2 A.A7J?GA5F F A.A7A5FF7D 5
82.D7GD5FD? 82.?2G5D55J5 82.?AAFJ7D7 82.5GG7DJ?AF 82.JFJDFAFGG
GRAFICA DE LINEA QUERADA 2 A
TRT ; TR To
5
2A
25
A.2
A.A2
Tie$o
7A
75
DA
RECTA N* A 5 J G F 2A22272D2?25 8A.7 8A.?
(/'0 9 8 A.2' H A.D? RW 9 2
Lo" 5 TRT;TRTo/ 8A.J
!inear /0
8A.F 82 82.7
TIEMPO
RECTA N( A 8A.7 2J 2F 7A 77 7? 7J 7F DA 8A.? 8A.J 8A.F Lo"5 TRT;TRTo/ 82 82.7 (/'0 9 8 A.A?' 8 A.?F 82.? RW 9 2 82.J 82.F
!inear /0
TIEMPO
/ DETERMINANCION DE LA P0RDIDA DE NUTRIENTES POR METODO DE ALL contin"ación se presenta los cálc"los para determinar el grado de retención de la tiamina, "na importante 3itamina presente en el pescado, "tiliando el método de Ball. #e detalla paso a paso el procedimiento seg"ido para o)tener los res"ltados del tratamiento 2, ta)"lados en la ta)la 2,*"e se aplicó de ig"al modo con los demás tratamientos, pero "tiliando s"s respecti3os datos.
Par$e%ros ci%icos ara %ia$ia e cares&
75A 4 Tiamina Ta
25F min 55.F O 7FA O
F3RMULAS PARA CALCULAR PORCENTAE DE RETENCION DE TIAMINA =X =X ln 3 g3 $3 C:CQ @ Retención
( : /( :=07Y :/( :=0nY 2A75A Ti : 4S =: I =n : in A.5Y g $ 92.? A.5Y $ F H /D* !ogZD H/2A.7/ 3 [0: D[0 2A8: 2AAY /C:CQ 0
Cálc"los para el tratamiento 2 atos generales75A 9 25 min"tos 4tiamina 9 55.F O Ta 9 7DA O $ 9 A.2F /tomando de ta)la 250 1rimero se calc"la el 3alor /( 8: =0, para 9 55.F O , a partir de la de las ta)las Ball, *"e se enc"entra en el ane'o !. 1ara ello se procedió a interpolar g $92.? tanto para 9 JA O , como para 9 GA O. e la col"mna 9 JAO se o)t"3o "n /( :=07Y 9 A.?F y de la col"mna de 9 GA O se o)t"3o "n /( :=07 9 A.5DE l"ego, e'trapolando a 955,FO , se o)t"3o "n /( :=07Y 9 A.?5. = 9 ( : /( :=07 = 9 D2.G : A.?5 9 J.AJ
!"ego se calc"la I , *"e es similar a la letalidad, pero se "tilia el dela tiamina, i 92A75A 7DA : 55.F 9 7.7F min"tos 9 =:i 9 J.AJ : 7.7F 9 DA.7J min"tos plicando el método de Ball, se calc"la el 3 de modo similar *"e el o anterior, pero "tiliado g 3 para "n $3 , para l"ego allar el porcenta$e de retención.
3 9 A.5
g $ 9 2.?
3 9 A.5 /A.2F0 9 A.A %3 9 A.5 $ %3 9 A.5 /2.?20 9A.GA5 Con el 3alor g3 , se procede a calc"lar /( :=0nY , para 9 55.F O , a partir de la de las ta)las )all , *"e se enc"entra en el ane'o !. #e interpola g $ 92, "tiliando el 3alor de g $ 9 A.GA5 tanto para 9 JA O, como para 9 GA O. e la col"mna 9 JA O se o)t"3o "n /( :=0nY 9 A.?5, y de la col"mna de 9 GA O se o)t"3o "n /( :=0nY 9 A.57, l"ego, e'trapolando a 955.F O, se o)t"3o "n /( :=0nY 9 A.?7AJ. =n 9 ( : /( :=07 =n 9 D2.GA : A.?7AJ 9 G5.DG 3 9 = : i 3 9 G5.DG : 7.7F 9 DD.A7 min"tos 9
F
H /D* !og ZD H /2A.7 / 3 [0:
D[0
9 DA.7J H Z25FY log /Z25FH /2A.7Y/DD.A7 DA.7J00[: 25F0[ 9 ?7.75 min"tos !og C:Co 9 8 : 75A !og C:Co 9 8 ?7.75 : 25F 9 8 A.7G C:Co 9 A.5?AD
@ Retención 9 5?.AD @
TALA *& Res"ltado del porcenta$e de retención de tiamina para tratamientos
f < 5f <;u/( U( Fl FO " > 5f <;U/ U F F C;Co
T*
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T
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TJ
D2.GA A.?5 J.AJ 7.7F DA.7J A. A.GA5 A.?7AJ G5.DG DD.A7 ?7.75 A.5?AD
D2.F5 A.?JF JF.AJ 7.7F 7.F7 A.2AD5 A.GA5 A.?7AJ G5.GD DD.2F ??.2? A.5755
D2.J5 2.22 7F.52 2.52 2F.FG 2.?DF A.GA5 A.G2 D7.JA 72.5G DA.J7 A.J?AA
D2.GA 2.22 7F.5J 2.52 2F.A 2.?DF A.GA5 A.G2 D7.J5 72.J2 DA.JG A.JDJ
D7.AA 2.5G 7A.A? 2.77 2J.DA 7.F5J5 A.GA5 2.D7GF 7?.2A 2.J2 DA.?7 A.J?2
D7.2A 2.5G 7A.2A 2.77 2J.D5 7.FJ7 A.GA5 2.D7GF 7?.2F 2.JG DA.57 A.J?2A
