Tratamiento Termico de Alimentos

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA PESQUERA Y DE ALIMENTOS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA PESQUERA CURSO

: TECNOLOGIA DE CONSERVAS.

INFORME

: FUNDAMENTO BACTERIOLOGICO DE LA TECNOLOGIA DE ALIMENTOS POR TRATAMIENTO TERMICO.

PROFESOR: ING. HUANAY HERRERA MERCEDES, ING. GUEVARA PEREZ RAMIRO. ALUMNO

: DIAZ MAMANI JULIO FERNANDO.

BELLAVISTA – CALLAO

2009-B

FUNDAMENTO BACTERIOLOGICO DE LA TECNOLOGIA DE ALIMENTOS POR TRATAMIENTO TERMICO.

INDICE pág I II III IV

INTRODUCCION 1.1 Justificación 1.2 Problemática OBJETIVOS 2.1 OBJETIVOS GENERALES 2.2 Objetivos Específicos ANTECEDENTES 3.1 Antecedentes Históricos MARCO TEORICO TITULO I: La Tecnología de los Alimentos 1.1 Concepto de Tecnología de Alimento 1.2 Tecnología de Conservación de Alimentos 1.2.1 Tratamiento Térmico 1.2.2 Deshidratación 1.2.3 Congelación 1.3 Tecnología de Transformación de los Alimentos TITULO II: Mecanismos de Deterioro del Alimento 2.1 Valor pH 2.1.1 Grupos Importantes de Alimentos 2.2 Deterioro Microbiano 2.2.1 Causales del deterioro Microbiano 2.2.2 Indicadores de deterioro Microbiano 2.3 Clostridium botulinum (tipos, toxicidad) 2.4 Mohos, levaduras y bacterias no esporulados TITULO III: Principios del Proceso Térmico en la Industria Conservera 3.1 Principios de procesamiento térmico 3.1.1 Calculo del proceso térmico 3.1.2 Algunos factores a considerar 3.2 Pruebas de penetración de calor 3.2.1 Preparación del producto 3.2.2 Ubicación del sensor dentro del producto 3.2.3 Localización de envase 3.3 Pruebas de distribución de calor 3.4 Operaciones en un proceso térmico TITULO IV: Cinética de Destrucción Térmica 4.1 Fundamentos sobre el proc. de tratamiento térmico 4.2 Procesamiento térmico TITULO V: Valoración del Tratamiento Térmico 5.1 El valor K (constante de velocidad de destrucción) 5.2 El valor D (tiempo de reducción decimal)

5 6 6 7 7 7 8 8 9 9 10 10 10 11 11 12 13 13 14 15 17 18 18 19 20 20 20 20 22 22 23 23 24 24 25 25 28 29 29 30

5.3

V VI VII VIII IX X XI

El valor F ó TDT (termal death time) ó (tiempo de muerte térmica) 5.3.1 Posibilidades del empleo del valor F 5.3.2 Reducción de decimales 5.3.3 Significado del valor F MATERALES Y METODOS RESULTADOS DISCUSIONES CONCLUSIONES RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFIA REFERENCIAS DE INTERNET

30 31 32 32 33 33 34 34 35 36 37

I. INTRODUCCION La utilización de altas temperaturas es uno de los métodos más utilizados para la preservación de alimentos envasados. Alimentos envasados en embalajes herméticamente cerrados, son sometidos a un tratamiento térmico destinado la reducción de la carga microbiana, lo que permite un aumento del tiempo de vida de los alimentos procesados y envasados. Este proceso tuvo inicio en 1874 cuando A.V.Shriver, desarrolló un sistema donde utilizaba vapor bajo presión para alcanzar el procesamiento de alimentos a la temperaturas altas. Los alimentos de baja acidez cuando son envasados herméticamente, deben ser procesados térmicamente a fin de obtenerse la esterilización comercial, es decir, destrucción de las formas vegetativas y esporas de microorganismos patógenos y de otros microorganismos factibles.

Son productos alimenticios que se acondicionan en embalajes herméticos y pueden propiciar el desarrollo de bacterias patógenas como el Clostridium botilinum, que en estas condiciones sintetiza una toxina letal al ser humano al ser ingerida. La esterilización por la aplicación de calor, es el proceso más utilizado. El alimento envasado en latas, vidrios o bolsas autoclaveables son sometidos las temperaturas superiores la 100ºC por la aplicación de vapor presurizado o, mezclas de vapor y agua, siendo también el vapor presurizado. Enseguida al calentamiento se tiene el enfriamiento en general hecho con agua fría. Los equipamientos utilizados son denominados Autoclaves, o Retortas. Estos equipos son proyectados y construidos dentro de normas, y poseen controles para garantizar un adecuado funcionamiento. El desarrollo de microorganismos es rápido pasando por cuatro fases sucesivas: FASE (1): Adaptación de los microorganismos al medio. FASE (2): Crecimiento acelerado por reproducción. FASE (3): Fase estacionario, sin crecimiento de los microorganismos. FASE (4): Está fase es de muerte de los microorganismos.

1.1

JUSTIFICACION

Este trabajo de tratamiento térmico en la industria de alimentos tiene en primer lugar permitir y orientar de tal manera que resulte una información didáctico, técnico y funcional; permitiendo al alumno un conocimiento con la teoría en el curso de Tecnología de conservas, adecuándolo a la realidad de nuestro país para solucionar problemas de proceso productivo y diseño de instalaciones para procesar dichos productos.

1.2

PROBLEMÁTICA

La conservación de alimentos es una de las áreas dentro de la industria alimentaria en la aplicación de los principios de conservería, así como en la correcta aplicación de la tecnología con los procesos de esterilización

comercial, incluido diseño, equipamiento y operación de autoclaves, de manera tal que pueda asegurarse la manufactura de productos sanos, seguros sanitariamente y de buena calidad. La base de la conservación de alimentos mediante el calor es la destrucción de microorganismos vivos que provocan la alteración del alimento y/o pueden suponer un riesgo para el consumidor. Al mismo tiempo, debe prestarse atención ala retención de las propiedades organolépticas y nutritivas. El conocimiento de la resistencia de calor de los microorganismos contaminantes, las propiedades físicas y químicas de los alimentos y la rapidez con que penetra el calor en los alimentos, sirve para establecer el método de tratamiento térmico que resultara conveniente para satisfacer estos objetivos y su vida útil. En nuestro país no se ha difundido ningún compendio bibliográfico de Fundamento

Bacteriológico

de

la

Tecnología

de

Alimentos

por

Tratamiento Térmico en alimentos y sus diversos métodos que sean de utilidad para nosotros los estudiantes y profesionales de la industria alimentaria. Por esto es necesario desarrollar un texto que sirva de herramienta de trabajo, adecuando la tecnología de nuestra realidad.

II. OBJETIVOS 2.1

OBJETIVO GENERAL

 Asegurar

la

destrucción

de

todos

los

microorganismos,

organismos vivos capaces de multiplicarse en el producto y de deteriorarlos o de perjudicar la salud del consumidor.  Evaluar un texto relacionado al TRATAMIENTO TERMICO DE ALIMENTOS, tomando en cuenta los diversos métodos y técnicas que se utilizan en la industria alimentaria.

2.2

OBJETIVOS ESPECIFICOS

 Complementar los conocimientos teóricos de destrucción térmica de microorganismos en un proceso térmico y el tiempo de vida útil de los alimentos.  Evaluar el cambio fisicoquímico, microbiológico y bacteriológico de los

alimentos

enlatados

como

también

los

cambios

conformacionales que sufren las fracciones proteicas presentes en los aislados de proteínas del alimento frente al tratamiento térmico para que sean digestibles, nutritivos y apetitosos.  Capacitar al estudiante en la aplicación, calculo y diseño de las principales

técnicas

de

conservación

relacionadas

con

el

tratamiento térmico de alimentos utilizando altas y bajas temperaturas.

III. ANTECEDENTES 3.1

ANTECEDENTES HISTORICOS.

El potencial de la alta presión (AP) para conservar alimentos se conoce desde finales del siglo XIX. Su utilidad en este campo fue señalada por el equipo de Bert H. Hite a partir de los estudios iniciados en el año 1899 sobre los efectos de las altas presiones en la conservación de leche, carne y zumos de frutas. Durante

mucho

tiempo,

los

problemas

tecnológicos

derivados

de

la

manipulación a tan elevadas presiones supusieron un freno para el desarrollo de esta técnica, pero gracias a los avances en la utilización de técnicas de alta presión en la industria cerámica y metalúrgica realizados durante los años setenta y ochenta se abrió la posibilidad de tratar alimentos por este método a escala industrial.

En la década de los ochenta, la universidad y la industria japonesas, apoyadas por el Ministerio de Agricultura, fueron pioneras en el desarrollo de la AP para su aplicación en la industria alimentaria. El primer fruto de esta investigación fue la comercialización, en abril de 1990, de mermelada tratada por AP. Esta iniciativa fue seguida por la comercialización de otros productos, avalada por un interés creciente de los consumidores, que valoran las características organolépticas de los productos tratados por presión, ya que los asocian a productos naturales y con muy poca transformación. En 1998, una industria de Estados Unidos inició la comercialización de ensalada de aguacate tratado por AP, mientras que, en Europa, Francia y España también lanzaban al mercado productos tratados por esta técnica. Utilizando el tratamiento de AP se obtienen productos cuyas vitaminas, así como los sabores, aromas y colores naturales se conservan casi intactos. El alimento, a pesar de haber sido procesado, es muy parecido al natural, y es justamente eso lo que los consumidores prefieren.

IV. MARCO TEORICO

TITULO I LA TECNOLOGIA DE LOS ALIMENTOS La tecnología de los Alimentos comprenderá todos los aspectos relacionados a la importancia del desarrollo tecnológico sobre los alimentos. En la década de los 90, la demanda de los consumidores se orienta hacia alimentos como: mejores nutritivamente, más naturales, más adecuados, mejor adaptados al actual estilo de vida rápida y sanitariamente seguros.

1.1

CONCEPTO DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS

Los nutrientes necesarios para el hombre son obtenidos del reino vegetal y animal. Existe una complicación adicional en el echo de que las plantas y animales del hombre comienzan a decomponerse poco después de la cosecha o matanza. Algunas descomposiciones van acompañadas de la producción dse agentes venenosos, mientras que otras provocan perdidas en el valore nutritivo de los alimentos. Así el hombre ha tenido que aprender a controlar esas fuerzas, lo que le permite retener productos seleccionados de la naturaleza como su provisión de alimento, para ser consumida en el tiempo y lugar que el consumidor escoja. (DESROSIER, N. 1980). Es toda operación simple o compleja que se aplica al recurso alimentario (agrícola, pecuario e hidrobiológico), optimizando los bienes de capital, mano de obra, insumos y energía. Llegando a los consumidores bao la aplicación de programas de aseguramiento de la calidad y protegiendo el medio ambiente, mitigando sus emanaciones gaseosas, efluentes y residuos sólidos. (TERRY, V. 2006).

1.2

TECNOLOGIA DE CONSERVACION DE ALIMENTOS

El objetivo de la conservación consiste en coger el alimento en el punto que resulte más sabroso y con el valor nutritivo más alto, y mantenerlo en este estado, en lugar de permitir experimente sus cambios que lo hacen inservible para el consumo humano. Un estudio de los cambios que determinan la alteración de los alimentos ha demostrado que se deben en parte a la acción de las enzimas sobre el alimento y en parte a la multiplicación de los microorganismos contenidos en el propio alimento. Para comprender los principios de la conservación es necesario conocer algo de estos factores y saber como pueden ser controlados.

En todos los métodos de conservación resulta esencial no solo interrumpir la actividad de enzimas y microorganismo sino evitar también su entrada posterior con el aire, que incorpora cierta actividad enzimática durante la conservación y puede alterar el sabor. Esto se consigue mediante procedimientos diversos, por ejemplo mediante el cierre al vacío de los frascos, cubriendo adecuadamente la superficie de la mermelada y envasado correctamente los alimentos congelados. La mayoría de las bacterias, levaduras y hongos crecen entre 15º y 40º C y su multiplicación es rápida si las frutas y hortalizas no conservadas de su recolección, si ha de transcurrir algun tiempo hasta el consumo del alimento deberá ser introducido al frigorífico. Las temperaturas ordinarias del frigorífico retrasan, aunque no interrumpen el crecimiento de los microorganismos. Los productos refrigerados serán destinados a la preparación de conservas en un plazo de 24 horas.

1.2.1 TRATAMIENTO TERMICO Bacterias, levaduras, hongos y enzimas pueden ser todos destruidos por el calor, El calentamiento a temperaturas apropiadas en envases adecuados es un método de conservación que tuvo especial utilidad antes de que se generalizase la congelación. Debe ponerse uno cuidado en asegurar que los tarros o botes son cerrados perfectamente de forma que se excluya totalmente el aire no esterilizado. Si existe una fuga el aire pasara al interior del envase; esto permitirá la entrada de microorganismo que pueden multiplicarse y alterar el alimento. Los métodos de envasado recomendados sirven unicamente para frutas en buenas condiciones. Las frutas intensamente contaminadas con microorganismos requieren

mayores

tratamiento

que

para

asegurar

han

tiempos y temperaturas de sido

destruidos

todos

los

microorganismos y esto origina una pérdida considerable de calidad. Los tiempos y temperaturas recomendadas para el tratamiento son los mínimos encontrados para alcanzar una destrucción adecuada de un número normal de microorganismos, a la vez que producen el mejor sabor y apariencia.

1.2.2 DESHIDRATACION Los microorganismos solamente pueden crecer y multiplicarse en presencia de humedad. Si

se elimina la totalidad del agua de los

alimentos, las bacterias y hongos son incapaces de multiplicarse con lo que se evita la descomposición. También se interrumpe la acción de las enzimas, aunque las temperaturas elevadas pueden provocar, a través de una reacción química (Maillard), el oscurecimiento del alimento deshidratado cuando se almacena. La deshidratación ha sido usada durante mucho tiempo para la conservación de alimento aunque ya no se considera un método práctico para conservar cantidades importantes de frutas u hortalizas en los hogares. La deshidratación es útil para conservar hierbas y las setas pueden ser conservadas también por este procedimiento.

1.2.3 CONGELACION Las

bajas

temperaturas

son

eficaces

para

controlar

los

macroorganismos que pueden considerarse inactivos por debajo de -10º C. Sin embargo, las enzimas se mantendrán todavía bastantes activos en los alimentos a esta temperatura y el producto resulta inaceptable tras un periodo de tiempo relativamente corto unas 2-4 semanas. Para evitar que las enzimas alteren los alimentos es necesario una temperatura de -18º C o inferior. Esta baja temperatura resulta asimismo necesaria para conservas la textura de los alimentos congelados, ya que con temperaturas superiores se forman cristales grandes de helo que rompen la estructura celular, originando una pérdida importante de líquidos durante la descongelación. Los alimentos serán congelados en partidas pequeñas, usando el compartimiento de congelación rápida si existe en el congelador, siguiendo las instrucciones del fabricante sobre la cantidad de congelación que puede congelarse en 24 horas. Cuanto mayor sea la cantidad del alimento que se congela al mismo tiempo, mas lento sera el proceso de congelación. También se mantiene el valor de nutritivo del

alimento conservándolo a baja temperatura y se reduce la perdida de vitamina C.

1.3

TECNOLOGIA

DE

TRANSFORMACION

DE

LOS

ALIMENTOS Existen algunas técnicas que se deben tener en cuenta para trasformar los alimentos sin causar daño al consumidor: a) Físicas: Basado en las operaciones unitarias como secado, molienda, etc. b) Químicas: Cuando se emplean enzimas que son catalizadores biológicas esenciales sin los cuales son imposibles los procesos vitales. c)

Biológicos: Cuando se usa microorganismos para la fermentación como acética y alcohólica. (Terry, V. 2006).

TITULO II MECANISMOS DE DETERIORO DEL ALIMENTO En este capitulo mencionaremos que la causa principal de la descomposición de los alimentos para el consumo humano son los microorganismos. De aquí que en la conservación por calor debe corregirse la muerte o por los menos la inactivacion suficiente de dichos microorganismos. Estos sin duda son las entidades vivientes más numerosas sobre este planeta y que son encontradas existiendo activa o pasivamente donde quiera que haya organismo vivo.

2.1

VALOR pH

pH, termino que indica la concentración de iones hidrogeno en una disolución. Se trata de una medida de la acidez de la disolución. El termino (del francés POUVOIR hydrogéne, “poder del hidrogeno”) se define como el logaritmo de la concentración de iones hidrogeno, H+ cambiado de signo: pH = - log (H+) (H+): Concentración de los iones hidrogeno en moles por litro. El pH, es la medida de la concentración de iones hidrogeno. Es la acidez o alcalinidad efectiva de una solución. El punto neutral es el pH 7 (agua pura). Valores por debajo 7 indican incremento de acidez y por encima de 7 indican alcalinidad. (Alegre, C. 2001). La mayoría de las enzimas funcionan eficazmente cuando las concentraciones de iones hidrogeno se encuentran entre pH 6 y 8. Resulta excepcional que los microorganismos funcionen con un pH inferior a 4. No obstante existen tales microorganismos que sn empleados ampliamente en los procesos de encurtido en todo el mundo. Las frutas y hortalizas tienen una ventaja de que el pH de sus fluidos celulares es ligeramente acido, capaz de inhibir a muchas bacterias. (Arthey, D. 1992).

2.1.1 GRUPOS IMPORTANTES DE ALIMENTOS Alimentos Alcalinos. Los alimentos con valores de pH en el rango básico son pocos. Los huevos viejos, el alimento de mar añejado, las galletas de soda y la lejia de maiz machacado es el único alimento enlatado que esta normalmente sobre 7. El grado de alcalinidad depende de los procedimientos de manufactura. Si en los granos de maiz tratados fuera lavada toda la lejía podría esperarse que su pH fuera menos de 7.0.

Alimentos Bajos de Acidez. La carne, el pescado, los productos lácteos y las hortalizas generalmente caen dentro de un rango de pH de 5 a 6. Este amplio grupo es conocido como grupo de baja acidez y, en algunos casos, se le denomina como alimento no acidos. Aunque ellos son relativamente no ácidos, caen en el rango de valores acidos del pH. Los alimentos con valores de pH mayores a 4.5 requieren tratamientos térmicos relativamente severos. El límite inferior de crecimiento para un importante

organismo

envenenador

del

alimento,

el

clostridium

botulinum, es un pH de 4.5. Ya que un millonésimo de grano de la toxina producida por este organismo mata al hombre, se indican ciertas precauciones. Todos los alimentos capaces de sostener el crecimiento de este organismo son procesados asumiendo que el organismo esta presente y debe ser destruido. Los alimentos pueden ser clasificados en dos grupos, dependiendo si el organismo puede o no desarrollarse en ellos.

Alimentos Ácidos. Los alimentos con valores de pH entre 4. y 3.7 son llamados acidos. Las frutas tales como duraznos, peras, naranjas y tomates caen dentro de esta clasificación. La ensalada de papa hecha con vinagre también en este grupo.

Alimentos con altos en Acidez . Los siguientes en orden de acidez creciente son las bayas, los productos encurtidos y los alimentos fermentados. Los valores de pH van de 3.7 a 2.3. Un ejemplo de este grupo alto de acidez es el jugo de arandino. Otro grupo importante de alimentos son los llamados altos en contenido de sólidos de alta acidez. Las mermeladas y las jaleas están en esta clasificación. Es posible entonces clasificar a los alimentos del hombre sobre la base de acidez y valor del pH. Los tejidos vegetales (excepto frutas y bayas) y los tejidos animales (incluyendo carne, pescado y productos lácteos) son clasificados como alimentos de baja acidez. Las partidas manufacturadas

con varios ingredientes pueden caer dentro del grupo medio acido. Las frutas están en el grupo acido. Las bayas, los productos fermentados y ciertos productos cítricos caen dentro del grupo alto en acidez asi como las mermeladas y las jaleas. (DESROSIER, N. 1980).

2.2

DETERIORO MICROBIANO

Esta alteración microbiana de los alimentos enlatados preservados por el calor se debe a la actividad de los microorganismos que sobreviven al tratamiento térmico de la lata o a las que llegan al interior de los mismos después del tratamiento térmico a través de las fallas por los productores en el cierre , y que por la falta de control estas fugas son los puntos de contaminación sobre todo en el proceso de enfriamiento del autoclave, mas aun si el agua no esta controlada en su dosificación del cloro. En un alimento sometido a tratamiento térmico de conservación si se conocen las condiciones de esta y la naturaleza del alimento es a menudo posible predecir el tipo de organismo responsable de alteración. Tal predicción es factible gracias al conocimiento acumulado sobre la resistencia al calor, actividad biológica, etc.

En la alteración por fugas es imposible predecir el tipo de contaminación, puesto que la condición microbiana de los medios de enfriamiento (agua y aceite), de los cuales como dijimos se revivan las contaminaciones microbiológicas que pueden ser altamente o extremadamente viables. Se ha demostrado que el tipo de alteración que ocurre en los productos sometidos a tratamiento térmico inadecuado que guarda relación con la acidez del aliento. Bigelow y Cameron mencionado por Rojas, L. (1989) propusieron una clasificación de alimentos enlatados, basados en su acidez como sigue: I.

A: Alimentos No Ácidos B: Alimentos Semi Ácidos C: Alimentos Ácidos

pH mayor que 6. pH entre 4.6 a 6. pH menor que 4.6

II

Modificación formulada por Cameron mencionado por Rojas, L. (1989) definiendo cuatro grupos: Grupo 1: Pocos Ácidos……………………….pH mayor que 5. Grupo 2: Semi Ácidos.......…………………..pH entre 4.6 a 5. Grupo 3: Ácidos……………………………….pH entre 4.6 a 3.7. Grupo 4: Muy Ácidos.......…………………....pH menor que 3.7.

En nuestros productos enlatados son los anaerobios esporulados los que comúnmente contaminan frecuentemente las carnes, por lo que son en gran parte responsables de la alteración de los productos cárnicos enlatados. Teniendo en cuenta su papel en las alteraciones de las conservas, los anaerobios esporulados del genero clostridium pueden dividirse en dos sub grupos termófilos y mesófilos. Así que como agentes productores de las alteraciones de los alimentos enlatados, teniendo en cuenta a los mesofilos esporulados que siguen en importancia a los microorganismos de la fermentación simple. En este grupo es de excepcional importancia el agente patógeno Clostridium botulinum. La temperatura óptima de crecimiento de la mayoría de los mesofilos anaerobios es de 37º C, pero, muchos pueden desarrollarse a los 20º C y algunos pocos a 55º C o más. Corrientemente la alteración producida por los anaerobios putrefactivos es de tipo gaseoso y a menudo va acompañado de desintegración del alimento con la producción de compuestos desagradables. Respecto al Clostridium botulinum podemos decir: -

Crece solo en ausencia de oxigeno.

-

Es un anaerobio putrefactivo por su dieta proteinita.

-

Desarrolla a temperatura de 29º – 33º C, aunque también a 10º - 34º C

-

Sus esporas se encuentran en el suelo y cualquier alimento puede estar contaminado con ellos.

-

Las bacterias no son venenosas.

-

La toxina es venenosa y muy resistente al calor.

-

Crece rápidamente en verduras, carnes, pescado y aves.

-

A pH de 4.6 no crece en ningún alimento.

-

El ClNa a una concentración de 10% inhibe su crecimiento.

-

Tampoco desarrolla en alimentos de baja acidez y con baja Aw menor de 0.85.

2.2.1

Causales del deterioro microbiano.

El deterioro microbiano puede darse a partir de los siguientes aspectos: A: Deterioro incipiente antes del procesamiento reteniendo las latas selladas durante largo tiempo antes de pasarlas por el autoclave. B: Contaminación después del procesamiento térmico, entrada de bacterias por infiltración en las latas durante su manipuleo post autoclave o por el enfriamiento con agua contaminada (agua no clorinada). C: Esterilización insuficiente de los recipientes, fallas en aplicación del calor al punto mas frío del envase durante el tiempo suficiente para destruir las bacterias.

2.2.2

Indicadores de deterioro microbiano.

A: Apariencia normal del recipiente, extremos inflados, etiquetas mojadas o manchadas. B: Apariencia no usual y olor anormal del producto. C: Producto con consistencia pulposa o de color extraño. D: Turbidez u otra señal de condiciones anormales en el liquido de gobierno.

2.3

Clostridium botulinum (Tipos y Toxicidad).

De acuerdo a la actividad toxígena en la actualidad se distinguen los siguientes ocho tipos de Clostridium botulinum y se denominan de la siguiente forma: Tipo A, B, C, D, E, F, Y C*.

Tipo A: genera una toxina que es una globina, cuyo peso molecular es igual a 1 millón, por tratamiento alcalino se fracciona en porciones de peso molecular de 70000. La molécula esta formada por 19 aminoácidos sobresaliendo la tirosina, ácido aspártico y treonina.

Tipo B: Tiene una toxina cuyo peso molecular es de 70000 y los de Tipos D y E poseen a su vez un peso molecular de 1 millón. El de Tipo E se puede fraccionar en 70000, se diferencia por su grado de toxicidad pero no por el mecanismo de acción. El germen de Tipo C produce una toxina que difícilmente cristaliza por lo tanto el peso molecular no esta determinado. Para la formación de la toxina en los alimentos contaminados con el germen, junto con la disposición de los nutrientes necesarios para cumplirse con los requisitos:

Anaerobios: A este respecto el depósito que un envase

1.

herméticamente cerrado lo cual no es necesariamente de la flora de acompañante.

Temperatura: La zona optima para el crecimiento de los tipos A

2.

y E entre 10º - 12.5º y 47.5º - 50º C. El tipo C se conoce como un sicrótrofo y todavía toxina a 3.3º C entre 31 a 45 días.

Actividad del agua: Con respecto a la actividad de agua, por

3.

debajo de 0.93 ya no se produce la toxina, lo que corresponde aproximadamente a una solución de azúcar al 50% y de sal común al 10%.

2.4

Mohos, Levaduras y Bacterias no esporulados

A parte de las alteraciones originadas a consecuencia de fugas en las latas, estos organismos de resistencia termica relativamente baja, carecen de importancia en la alteración de alimentos enlatados a baja y media acidez. El tratamiento térmico los elimina aun a temperaturas menores a 100º C, solo tienen importancia en la recontaminación por fugas del envase. Y que el agua que se utiliza en la esterilización no esta controlada, es decir el nivel de cloro de dosificación que la tiene es defectuoso. Se recomienda que la lectura de cloro en el agua después del enfriamiento sea de 0.5 ppm. (Rojas, L. 1989).

TITULO III PRINCIPIOS GENERALES DEL PROCESO TERMICO EN LA INDUSTRIA CONSERVERA En este capitulo se describen las características de los equipos empleados para el control de los procesos, así como las precauciones y condiciones respecto al tratamiento térmico y operación de las autoclaves, las cuales deberán tenerse en cuenta a fin de facilitar el cumplimiento con la legislación y hacer que los procesos de esterilización empleados en la industria de conservería cumplan las exigencias de seguridad sanitaria científicamente establecidas y aprobadas por las plantas.

3.1

PRINCIPIOS DE PROCESAMIENTO TÉRMICO 3.1.1 Calculo del Proceso Térmico.

Los cálculos empleados para la determinación de los procesos térmicos aplicados en la industria conservera, están basados en la aplicación de la termobateriologia, es decir los estudios del efecto del calor sobre especies y poblaciones bacterianas.

3.1.2 Algunos Factores a Considerar. No es propósito tratar de los principios y la base científica sobre la que descansa en procesamiento térmico empleado en conservería, solo se indicara que: a) El objetivo del calentamiento es suprimir toda posibilidad de crecimiento o desarrollo de esporas del Clostridium botulinum, considerada la bacteria patógena más resistente, capaz de crecer dentro de un envase de conserva yproducir una toxina letal, si las condiciones de calentamiento o esterilizado no fueran las apropiadas. b) La indicada bacteria solo puede producir toxina si el pH del medio, en este caso del producto en conserva, es mayor de 4.8 y el Aw encima de 0.85 (alimento de baja acidez). c) La destrucción de esta bacteria se refiere teóricamente a reducir la probabilidad de su crecimiento a menos de una espora por millón (12D). d) Normalmente se emplean en la industria conservera procesos basados en estudios previos, mediante los cuales se ha establecido los parámetros de resistencia y destrucción térmica de las bacterias, considerándose que la muerte térmica se produce en un orden logarítmico frente al tiempo de exposición a una temperatura establecida y un medio definido. e) Si el numero de microorganismos para que la línea o curva de sobrevivientes atraviese un ciclo logarítmico se denomina

Tiempo de Reducción Decimal o D (expresado en minutos a una temperatura determinada) y el cambio de temperatura necesario para reducir el valor D en su decima parte es conocido como Valor Z. f) El Clostridium botulinum muestra un D 121.1 = 0.1 – 0.2 minutos. g) En términos aproximados se considera que para lograr reducciones

decimales

(12D)

en

un

producto

sometido

teóricamente a un calentamiento y enfriamiento instantáneo se necesita 3 minutos a temperatura de 121.1º C con un valor Z de 10º C (F0 = 3). h) Las pruebas de penetración de calor involucran la medición de la temperatura del producto dentro del envase, colocando un sensor de temperatura en cada recipiente. Con la finalidad de localizar la zona de calentamiento más lento o el punto frío del envase, se realizan una serie de pruebas, para luego confirmar el grado de calentamiento colocando todos los sensores de temperatura en los puntos fríos. i) A partir de estas pruebas de penetración de calor se aplican diferentes grupos de cálculo de procesos térmicos.

3.2

PRUEBAS DE PENETRACION DE CALOR

Las pruebas de penetración de calor deben ser realizadas

por

organismos especializadas. El diseño de las pruebas debe considerar la penetración del producto, ubicación del sensor de temperatura, procedimiento de llenado de los envases, geometría del envase, temperatura inicial del producto y otros factores críticos.

3.2.1 Preparación del Producto

Se deben utilizar productos elaborados comercialmente, sn embargo pueden ser usados productos preparados en el laboratorio, si estos se asemejan a las peores condiciones de preparación

comercial.

Algunos

de

los

procedimientos

de

preparación que afectan el grado de calentamiento de un producto, son los siguientes: 1. Viscosidad de la salsa. 2. Tamaño de la partícula. 3. Tendencia de las partículas a formar grumos. 4. Peso envasado. 5. Proporción de sólido a líquido. Procedimientos, como agregar almidón a la salsa para lograr mayor viscosidad o aumentar el porcentaje de sólidos, son prácticas usuales en el diseño de pruebas de penetración de calor.

3.2.2 Ubicación del sensor de Temperatura en el envase. Termocuplas tipo T (de cobre/constatan) son usualmente escogidas para pruebas de penetración de calor y deberán estar ubicadas en el punto frío o zona de calentamiento más lento de una conserva. Para

calentamiento

por

conducción

(sólidos),

la

zona

de

calentamiento más lenta esta localizada en el centro geométrico del envase y para productos calentados por conveccion (líquidos), en envases en posición vertical, la zona de calentamiento mas lenta usualmente localizada en el tercio inferior del envase en el eje central.

3.2.3 Localización del sensor dentro del producto.

Para registrar la temperatura dentro de grandes partículas, el sensor tipo aguja tendrá que ser introducido dentro de ellas. Para trozos de pescado el sensor es introducido en el centro geométrico. De no hacerse así, se corre el riesgo que el sensor no haga contacto con la parte sólida y s con el liquido de gobierno dando valores no reales.

3.2.4 Llenado de envases. Los envases utilizados en las pruebas de penetración de calor, pueden ser llenados en el laboratorio o comercialmente y ajustados a un peso específico. El peso envasado puede estar 10% por encima del peso de la producción comercial, para minimizar desviaciones en la producción comercial.

3.3

PRUEBAS DE DISTRIBUCION DE CALOR

Antes de realzar cualquier prueba de penetración de calor, se debe efectuar pruebas de distribución de calor, mediante el desarrollo de procedimiento de remoción o eliminación de aire, con la fealdad de establecer temperaturas uniformes en toda autoclave. Estas pruebas tamben sirven para determinar la zona de menor letalidad de la autoclave. Para realizar las pruebas de distribución de calor se deberán evaluar las instalaciones de la autoclave. Esto involucra documentar la descripción, medidas y configuración de todas las tuberías e instrumentos relacionados con la autoclave.

3.4

OPERACIONES EN UN PROCESO TERMICO

Todos los procesos térmicos de conservas que utilice la industria deberán provenir de organismos nacionales e internacionales especializados en

diseño de procesos térmicos. El proceso escogido deberá proporcionar estabilidad Biológica, as como tamben se deberá escoger procesos térmicos alternativos que compensen las desviaciones del proceso.

TITULO IV CINETICA DE DESTRUCCION TERMICA En este capitulo se deben tener ciertas consideraciones como las formas vegetativas que son las mas fáciles de destruir por el calor más no as las formas espòruladas, la destrucción o muerte por calor no significa una destrucción en el sentido físico y la perdía de viabilidad significa una perdida en la capacidad de reproducirse. Teniendo estos conocimientos se puede un tratamiento térmico adecuado para destruirlas.

4.1

FUNDAMENTOS SOBRE CÁLCULO DE PROCESAMIENTO TERMICO.

Para comprender los fundamentos de procesamiento térmico de alimentos enlatados es esencial la clasificación en base a su ph. Una clasificación ampliamente conocida es la siguiente: Alimentos de baja acidez: pH encima de 4.5 Alimentos ácidos: pH de 4.0 a 5.0 Alimentos de alta acidez: pH debajo de 4.0 La preservación de alimentos por tratamiento térmico se basa en la reducción de la probabilidad de supervivencia de un organismo vegetativo o una espora bacterial, esto tiene doble importancia porque es posible la formación de una toxina en el alimento. Estos organismos son de mayor importancia para alimentos de baja acidez. Consecuentemente los alimentos de baja acidez requieren de un tratamiento térmico más severo que los alimentos ácidos y de alta acidez.

Desde el punto de vista de salud publica, la seguridad del aspecto microbiológico requiere que el tratamiento térmico sea el mas adecuado para asegurar la reactivaron de esporas del Clostridum botulinum; igualmente el proceso de esterilización industrial para alimentos de baja acidez esta diseñado en el orden de esterilidad comercial para reducir las perdidas económicas debido a la contaminación. Sin embargo el procesamiento para la esterilidad comercial es secundario en importancia para lograr un alto grado de seguridad. En muchos casos, un proceso diseñado para asegurar la esterilidad comercial con un alto grado de confianza por un cambio de variables es mas severo, que un proceso con las mismas variables, diseñado para proporcionar un alto grado de seguridad en la salud publica. En la esterilización de alimentos los cuales tienen un pH por encima de 4.5 se ha dado especial atención a los diversos microorganismos de interés. La bacteria más importante desde el punto de vista de seguridad es el Clostridium botulinum que forma la toxina neuroparalitico. Bajo condiciones del Clostridium botulnum pueden germinar vegetativamente produciendo una toxina en alimentos de baja acidez, esta basado en la reducción considerable de la probabilidad de supervivencia de esporas del Clostridium botulinum en alimentos procesados. En la industria conservera, los aspectos de seguridad de salud pública en alimentos de baja acidez sera relevante importante. Además, desde el punto de vista comercia, la estabilidad de almacenamiento de los productos enlatados es extremadamente importante. Los entes de importancia al respecto de esporas de bacterias de algunos de los termófilos y mesofilos anaerobios facultativos. La mayoría de las esporas de estas bacterias tienen una gran resistencia al calor que las esporas del Clostridium botulinum. Consecuentemente el procesamiento

térmico para la esterilidad comercial son en muchos casos mas severa que aquellos requeridos para la seguridad de la salud publica. En el tratamiento térmico para alimentos de baja acidez dependerá de las siguientes consideraciones básicas que a continuación se detalla: 1.

Aspectos bacteriológicos

2.

Dimensión

del

envase

y

características

de

transferencia de calor del alimento. 3.

Las actuales o reales condiciones de procesamiento.

El primer aspecto es para elegir la condición de procesado, que esto sera simplemente seguro desde el punto de vista de salud publica o que esta además asegurará una esterilidad comercial. Los organismos de importancia serán definidos de acuerdo a su poblaron inicial, resistencia al calor y el grado de reducción requerida. De estos datos un valor crítico específico se deriva para los procesos; generalmente expresado en minutos de tiempo para una temperatura usualmente 250º C. El segundo aspecto, el tamaño del envase desde uno pequeño como 202 x 204 hasta 603 x 700. Las dimensiones y el volumen de envase son los factores de mayor influencia en el cálculo del tempo necesario del proceso. Las propiedades de transferencia de calor del alimento son también factores importantes. La evaluación del tratamiento térmico de alimentos de baja acidez esta generalmente expresada en valores de difusividad térmica. Y como tercer aspecto las reales condiciones de procesamiento en plantas industriales generalmente varían completamente de una situación a otra. La elevada temperatura de retorta acortara el tiempo necesario del proceso del proceso. El grado de enfriamiento puede además afectar indirectamente la evaluación del tiempo de proceso a un grado inferior comparado con las otras variables.

Cuando el enfriamiento es lento el tempo de proceso será ligeramente acortado. Diferentes equipos de procesamiento tal como el tipo de transferencia de calor dentro del mismo alimento.

4.2

PROCESAMIENTO TERMICO

Es el proceso en operaciones de autoclave, significa la aplicación de calor a alimentos en los recipientes ya sea antes o después del sellado por un periodo de tiempo y a temperatura científica determinada, adecuada para obtener esterilidad comercial. Para determinar el proceso térmico será necesario: Obtener los datos de penetración de calor, el cual informara a que tan rápido o una lento se calentara un producto a una temperatura dada. Deberá tomarse que una vez que se determine el proceso térmico para un alimento específico también es específica su formulación, su método de preparación, su tamaño de envases en que se procesa y el tipo de sistema de autoclave adecuado. Para determinar la resistencia de las bacterias a la destrucción térmica se suspenden un número conocido de bacterias en el alimento, luego se calientan a la temperatura deseada. A intervalos medidos de tiempo se detiene el calentamiento y se enfría el producto alimenticio. Si se llevan a cabo el calentamiento en latas T.D.T (208 x 006 y contiene de 10 a 15 gramos de producto o sea 0.02 a 0.03 libras) se colocaran las latas en una habitación tibia a la temperatura que permita el crecimiento de las bacterias. Aquellas latas que se hincharan se deduce que hay presencia de bacterias no destruidas y aquellas que no se hinchen determinaran que las bacterias han sido destruidas. Al observar esta diferencia nos estará dando una idea bastante precisa del tiempo necesario para destruir un número dado de bacterias a una temperatura dada. (Rojas, 1989).

TITULO V VALORACON DEL TRATAMENTO TERMICO 5.1

EL VALOR K (CONSTANTE DE VELOCIDAD DE DESTRUCCION).

Es la constante de velocidad de destrucción que es función de la temperatura y esta dependencia puede ser representada por la ecuación de Arrhenius.

K=A.e-Ea/RT Donde:

A = Constante Ea = Energía de activación R = Constante de gases T = Temperatura

Según esta formula en las células microbianas observamos el valor K relacionado con la energía de activación (Ea), que es la necesaria para que los macroorganismos puedan reaccionar (fundones vitales), en este caso es para que se inactiven. La velocidad con que se da esta reacción no es proporcional el número total de microorganismos presentes sino más bien es proporcional al número de microorganismos que posean esta energía de activación. Para concluir que el valor de Ea (Energía de activación) es un valor variable. Esta referida en cal/mol. Para que se destruya el microorganismo su energía debe llegar a un menor valor o un mayor valor, referida ala temperatura de proceso.

5.2

EL VALOR D (TIEMPO DE REDUCCION DECIMAL).

Es definido como el tempo necesario para reducir una población microbiana diez veces o tamben como el tiempo necesario para bajar la carga (N/No) un ciclo logarítmico. De donde el valor D nos mide la pendiente. A un mayor valor K tenemos una menor resistencia del microorganismo. Y a un mayor valor D tendremos una mayor resistencia del microorganismo. Así también a mayor temperatura mayor valor K; y a una temperatura un menor valor D.

EL VALOR F ó TDT (THERMAL DEATH TIME) ó

5.3

(TIEMPO DE MUERTE TERMICA). Es el tiempo necesario parta efectuar una reducción de 12 D a cualquier temperatura letal. En el proceso comercial el valor F se basa en la experiencia del procesamiento comercial y en los resultados de resistencia térmica del Clostridium botulinum. Esty Mayer (1922) mencionado por Rojas (1989) observaron de que la mayor resistencia de las esporas de Clostridium botulinum. Se daba en aquellas suspensiones que tenían valores próximos al billón de esporas/ml. 60 x 109 microorganismos 60 x 1011 microorganismos El valor 11.78 D Para 121.1º C (250ºF) resulta:

0.1 microorganismo 11.78 D

1 microorganismo

12 D F250 = 11.78 x D250 D250 =0.21 min. (Clostridium botulinum).

Luego:

F250 = F0 =11.78 x 0.21 F0 = 2.45 min.

Por lo que se estableció arbitrariamente el mínimo tratamiento térmico debería ser tal que reduzca cualquier población de esporas de clostridium botulinum en un valor de 10-11.78 ó 10-12 (concepto de 12D).

5.3.1

POSIBLIDADES DEL EMPLEO DEL VALOR F

1. El valor F permite comparar los efectos letales sobre microorganismos alcanzables con diversas temperaturas, también permite su suma. 2. En la creación de nuevos productos, permite disponer de valores referenciales a partir de los datos de bibliografía y de los valores de otros productos similares. 3. Permite establecer entre los efectos de calentamiento de recipientes de distinta clase de formato. 4. Es posible comparar los valores F con los citados en la literatura especializada. 5. Permite comparar los diversos métodos de esterilización, como por ejemplo la esterilización estática, la rotativa y la realizada en torre. Debe señalarse sin embargo, que los valores F recomendados y calculados depende de diversos factores, como por ejemplo el pH, valor D, valor Aw, tasa inicial de gérmenes, contenido de nitritos, por las condiciones de calentamiento deben siempre comprobarse a intervalos regulares mediante recuentos bacteriológicos y pruebas de conservación. La siguiente formula relaciona los valores Dy F con las tasas de microorganismos, antes (a) y después (b) del tratamiento térmico; (d= riesgo admitido). De donde:

5.3.2

F = D (Log a – Log b)

REDUCCIÓN DE DECIMALES.

Para alcanzar una seguridad suficiente en lo referente a destrucción de microorganismos, se utilizan las siguientes reducciones decimales: 1. Tres reducciones decimales (3D), para productos con pH menores a 4.5 y para destruir bacterias termófila en productos con pH mayor a 4.5 (conservas tropicales).

2. Cinco reducciones decimales (5D), para productos con pH menor a 4.5 destrucción del Clostridium sporogenes. 3. Doces reducciones decimales (12D), para destruir al Clostridum botulinum. Productos pesqueros, cárnicos, algunos frutos y vegetales.

5.3.3

SIGNIFICADO DEL VALOR F.

Debido a que el producto y el proceso son variables, el valor F0 variara también. Es frecuente la tendencia a tomar el promedio de un número experimentalmente determinado como el valor F para representar una situación respecto al producto en esterilización. Lo cual es incorrecto y si vemos que las variaciones son apreciables resultara en el uso inadecuado del proceso.

5.4

EL VALOR C (VALOR DE COCCION).

Mansfield citado por Lees (1994) introdujo el concepto de valor de cocción o valor C similar al de eficacia letal, para descubrir la destrucción de los caracteres organolépticos. Este valor tiene una temperatura referida de 100º C y un valor Z que oscila típicamente entre 20º a 40º C. (Rees, 1994)

C100 = 10 1(T – 100) / z min.

Exactamente igual que la muerte de los microorganismos, tales alteraciones discurren también con carácter exponencial. El valor C se refiere en la mayoría de los casos a la temperatura de 100º C. Por ejemplo

C100 = 8 min. Significa

que sobre el producto ha actuado un efecto de calentamiento equivalente a 8 minutos a 100º C.

V. MATERIALES Y METODOS Como materiales para la realización del presente tema de investigación se utilizaron:  Libros de bibliografía básica, intermedia y avanzada con temas relacionados al tema: Fundamento bacteriológico de la tecnología de alimentos por tratamiento térmico.  Revistas científicas (Anales científicos).  Trabajos de investigación publicados.  Internet (Paginas Web).  Computadora Pentium V  USB El método que se utilizo para la realización del trabajo de investigación fue la recopilación de información.

VI. RESULTADOS Los resultados es la investigaron de conocer la importancia del tratamiento térmico para nuestra salud y salud del consumidor. También como resultado del desarrollo de este trabajo de investigación serán todos los estudiantes de la Universidad Nacional Del Callao; así como los diferentes futuros profesionales del campo de la Ingeniera de Alimentos, Industrias Alimentarias y de otras especialidades como la Ingeniería Química, Industrial, Agroindustrial, Agropecuaria, Pesquera y de diversas relacionados al procesamiento de los alimentos ya que hay muy poca información sobre el tema de tratamiento térmico en alimentos.

VII. DISCUCIONES La mayoría de textos nacionales relacionados al procesamiento y conservación de alimentos especialmente en la parte de proceso térmico o tratamiento térmico como también se le conoce, hacen un listado de métodos muy limitados, faltando mayor información e investigación. Por lo que es importante recopilar toda la mayor cantidad de información dispersa existente en el proceso de alimentos y nuevos métodos de conservación, juntando todos los avances existentes en forma ordenada, esto da origen para desarrollar un texto para el conocimiento de dichas tecnológicas, su aplicación y solución a los problemas que se presenten en los diversos procesos productivos.

VIII. CONCLUSIONES Las conclusiones que se han llegado con el término de este trabajo de investigación es que es muy importante el fundamento bacteriológico de alimentos por tratamiento térmico ya que por medio de este tratamiento térmico eliminamos seres vivos (microorganismos) en el producto que pueden perjudicar con la vida de todo consumidor. También se aprendió el conocimiento teórico sobre el fundamento del tratamiento térmico en alientos; pero ya con la práctica del curso complementáremos mas este tema que es muy importante para nuestra industria del enlatado en general. Se dio a conocer los diferentes cambios microbiológico, fisicoquímicos, bacteriológico de los alimentos enlatados en general

XI. RECOMENDACIONES Una recomendación será que haya mas informaron centrada solo sobre el tema de tratamiento térmico de alimentos, porque para nosotros los alumnos de PRE-grado es muy importante ya que este tratamiento se emplea la industria pesquera en el área de transformación (conservas) y no tenemos mucha informaron, como para tener una buena y sólida formación profesional.

XII. BIBLIOGRAFIA 

BURGUESS. Año 1971. “El pescado y las industrias derivadas de la pesca” Editorial ACRIBIA, ZARAGOZA (España).

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DESROSIER, N. W. Año 1983. “Elementos de Tecnología de Alimentos” Editorial CECSA México D.F.

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HEISS, R. Año 1988. “Principios de Envasado de los Alimentos” Editorial ACRIBIA, ZARAGOZA (España).

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KLEEBERG, H. F Año 2001. “La Industria Pesquera en el Perú” Editorial Fondo y Desarrollo Universidad de Lima

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ALEGRE, C Año 2001 “Guía de Practicas para la Aplicación de los Principios Generales del Procesamiento Térmico en la Industria Conservera” Editorial ITP – LIMA

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DESROSIER, N. W. Año 1986. “Conservación de Alimentos” Editorial CECSA, México D:F

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REES, J. Año 1994. “Procesado Térmico y Envasado de Alimentos” Editorial ACRIBIA, ZARAGOZA. XIII. REFERENCIAS DE INTERNET

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http://www.neoalimentos.com.ar/index.php/temas-enalimentos/28-temas/74-tratamiento-termico-de-los-alimentos.html

http://www.edicionsupc.es/ftppublic/pdfmostra/CT00801

 M.pdf