Tecnologia de Conservas

1Introducción a tecnología de conservas

2

INTRODUCCION A TECNOLOGIA DE CONSERVAS

Romualdo Vilca Curo

INTRODUCCION

Tecnología de Conservas -


2La industria de conservas es el método más importante de preservar alimentos y es la que más ha desarrollado en los últimos tiempos. Esta industria nos permite gustar todos los alimentos del mundo en cualquier sitio y época. Pero esta no es más que una ventaja superficial que obtenemos de la industria. Su importancia real reside en el hecho de que ha eliminado las frecuentes posibilidades de hambre, asegurando en todas partes un aprovisionamiento suficiente de alimentos durante todo el año (Farro, 2007).

1.1.APERTIZACION.

Empleado desde su invención en 1800 por Nicolás Appert, este procedimiento consiste en esterilizar simultáneamente el contenido y el continente en autoclave; siendo el envase habitualmente una lata metálica sellada tras el llenado. Se trata de la operación de fabricación de conservas de todo tipo de productos legumbres, frutas en almíbar, productos salados, pescados, cremas, postres, platos cocinados, etc. (Mafat, 1994).

1.2.PROCESADO TERMICO.

En la industria de los alimentos, el termino de procesado térmico se utiliza para describir aquel proceso de calentamiento, manteniendo a temperatura constante y posterior enfriamiento que se necesita para eliminar el riego de una posible enfermedad provocada por la ingesta de alimentos (Singh y Heldman, 1998).

El procesado térmico de productos envasados se realiza en aparatos que utilizan vapor de agua o agua caliente como fluido calefactor. En el procesado aséptico los productos son inicialmente tratados térmicamente para luego ser llevados a un envase previamente esterilizado y finalmente sellado bajo condiciones ambientales estériles. El procesado aséptico presenta diversas ventajas respecto al tratamiento térmico tradicional en envases, ya que el alimento sufre menos deterioro, los tiempos de procesado son más cortos, se reduce el consumo de energético y la calidad de producto tratado mejora y es uniforme. Dentro del procesado térmico se distingue la pasteurización y la esterilización. (Ibarz, 2005). La esterilización destruye la totalidad de microorganismos de un producto, mientras la pasteurización destruye la totalidad de microrganismos patógenos no esporulados así como la mayoría de microorganismos saprofitos (Mafart, 1998)

1.3.ACCIÓN DEL CALOR EN LOS ALIMENTOS

El calor altera las características fisico-químicas, sensoriales, microbiológicas, nutricionales y funcionales de los alimentos. Los principales componentes de estos (proteínas, carbohidratos, grasas y micronutrientes), se ven afectados en su estructura molecular debido a reacciones químicas, solubilidad y daños mecánicos.

El efecto térmico sobre los nutrientes tiene lugar fundamentalmente en las operaciones de cocción, escaldado, pasteurización y esterilización. En la cocción y escaldado las pérdidas se producen por solubilidad, oxidación y daños mecánicos. En la pasteurización se producen pocas pérdidas en productos ácidos o acidificados por la mayor estabilidad que les confiere el medio ácido y por las temperaturas relativamente bajas aplicadas en esta operación.

1.3.1. Proteínas

El calor hace que las proteínas se vuelvan comestibles y digeribles. Ellas resultan alteradas en su estructura, resultando desnaturalizadas, o bien disminuidas en aminoácidos esenciales por reacción de Maillard, la que involucra a los que tienen en exceso grupos básicos (lisina, arginina) con carbohidratos reductores (Fennema, 1993).



2Las proteínas resultan fácilmente digeribles tras un tratamiento térmico moderado, lo que se atribuye a la exposición de restos aminoacídicos a las proteasas. Los tratamientos térmicos como la esterilización acarrean la destrucción parcial de restos de cisteína y cistina y la formación de sulfuro de hidrógeno, dimetil sulfuro y ácido cisteico. Se han observado reacciones en carne, músculos de pescado, leche, etc. (Fennema, 1993).

1.3.2. Carbohidratos

El almidón, un carbohidrato complejo, en presencia de agua y a temperaturas de cocción se gelatiniza volviéndose más digerible. Los azúcares, carbohidratos simples, reaccionan en los procesos de calentamiento catalizados por ácidos o bases, degradándose a compuestos menores (termólisis) que confieren olores, colores y sabores deseables o indeseables en los alimentos (Fennema, 1993).

De darse la ruptura de membranas celulares vegetales durante el tratamiento térmico, es probable la pérdida de pectinas junto con otros nutrientes hidrosolubles (vitaminas, minerales, etc.) por lixiviación a cargo del líquido de gobierno (Rodríguez et al., 2002).

1.3.3. Grasas

Las grasas sometidas a calor experimentan reacciones termolíticas y de oxidación muy complejas. Tanto los ácidos grasos saturados como los insaturados experimentan descomposición en presencia de oxígeno. Los productos de tales reacciones llegan a dar características de enranciamiento (olor y sabor) a los alimentos. A esto se asocia también a la pérdida de calidad que experimenta proteínas, y la inhibición de la actividad de vitaminas liposolubles (Fennema, 1993).

1.3.4. Vitaminas

Es difícil hablar en conjunto del efecto del calor sobre las vitaminas presentes en los alimentos, ya que cada una posee características propias. En general, las pérdidas durante la esterilización tiene importancia en aquellos productos considerados como fuentes principales de vitaminas en la dieta normal como son las frutas, verduras, carnes, legumbres, etc. Las vitaminas C, B1 (tiamina), B2

(riboflavina), B6 (piridoxina), niacina y B5 (ácido pantoténico), son hidrosolubles y pueden perderse en las operaciones de lavado y escaldado o pasar al líquido de gobierno. Las vitaminas A y D son liposolubles y las pérdidas a lo largo del proceso de esterilización son menos importantes. Las vitaminas C y B1 son termolábiles, mientras que las vitaminas B2, niacina, y D son más estables al calor (Rodrigo et al. 1980).

1.3.5. Minerales

En términos generales muestran una apreciable estabilidad frente al calor. Su procesado térmico junto a un líquido de gobierno puede originar su lixiviación, aunque también puede darse el proceso inverso.

1.3.6. Características Sensoriales

Los efectos del tratamiento térmico sobre las características sensoriales se ponen de manifiesto en el color, textura, sabor y aroma. Para tratamientos térmicos igualmente letales, las exposiciones a alta temperatura por corto tiempo son menos destructivos del sabor y textura que los procesos de baja temperatura por largo tiempo. Para las legumbres y los cereales ricos en almidón, la cocción en medio húmedo provocará un ablandamiento más o menos intenso (Desrosier, 1993).

1.4. TRATAMIENTO TERMICO



2Día a día la industria alimentaria tiende a crecer y renovarse, siendo uno de los pilares para su desarrollo el estudio científico de los alimentos y sus procesos involucrados en su obtención, transformación y conservación. Son estos procesos, través de sus operaciones, los que continuamente son objeto de mejoras con la finalidad de poderse adecuar a la creciente demanda de cantidad y calidad de los productos (Ureña et al., 1999). Este es el caso de la operación denominada Tratamiento Térmico o Esterilización Comercial, la que se da en los procesos de enlatado (Apertización), envasado aséptico (UHT y HTST) entre otros. Tales operaciones cumplen con el objetivo principal de consolidar la calidad sanitaria y estabilidad del producto, desde el punto de vista microbiológico, enzimático, nutricional, funcional y toxicológico.

La acción del calor sobre los alimentos generan cambios fisicoquímicos y organolépticos, los que son resultantes de las transformaciones que se dan en los componentes que lo conforman, llámense proteínas, carbohidratos, lípidos, fibra, micronutrientes, entre otros. Si bien, tales transformaciones se dan en operaciones como la cocción y fritura, donde el objetivo principal es la mejora de la digestibilidad, en el caso de la Esterilización Comercial se busca obtener resultados sobre la inhibición de microorganismos y enzimas que deterioran los alimentos, así como de la destrucción de sustancias tóxicas lábiles al calor, que pueden ser causantes de enfermedad y/o muerte del consumidor.

Rodrigo et al.(1980) definen a la Esterilización Comercial como el tratamiento que recibe un alimento envasado, o por envasar, para destruir todos los gérmenes patógenos que pueden desarrollarse en condiciones normales de almacenamiento y transporte, pudiendo quedar en condiciones de supervivencia algunos microorganismos que no alteren el producto ni sean causa de riesgo para el consumidor. Luego, la Esterilización Comercial persigue la estabilidad del alimento, no su esterilidad absoluta, la cual no es necesario ni procedente conseguir en la industria, no sólo por razones económicas, sino también por la excesiva degradación que experimentaría la calidad nutricional y sensorial del producto.

Para calcular los valores de temperatura y tiempo de la Esterilización Comercial se debe conocer datos de la Cinética de Destrucción Térmica de los factores de referencia (microorganismos, enzimas, micronutrientes, características sensoriales) y de la Evolución de las Temperaturas en el interior del producto durante el tratamiento térmico. Para tal efecto, se han desarrollado procedimientos para alimentos que transmiten el calor por conducción y/o convección, como el método de Ball.

El factor de referencia que es tomado para el cálculo de los valores mencionados, que por lo general siempre es un microorganismo, es aquel que presenta mayor termorresistencia de los que están presentes en el alimento, que se desarrolla a las temperaturas normales de almacenamiento y que sea perjudicial para el alimento o para el consumidor.

La termorresistenciase ve afectada por la especie, edad y forma vegetativa del microorganismo y la concentración del mismo en el alimento; la composición, actividad del agua y pH del alimento y el tiempo, temperatura y forma de aplicar el calentamiento. Es el valor de pH el que determina dos rangos de termorresistencia y con ello la clasificación de los alimentos por su acidez asociado a la intensidad del tratamiento térmico, siendo menor éste conforme se aumenta en acidez (disminución de pH).



2Cuando el microorganismo tiene la capacidad de tomar la forma de espora (esporulación) adquiere una mayor termorresistencia que al estar en forma vegetativa. Según Beaman y Gerhardt (1986) y Gould (1977), citados por Aguilera (1997), esto puede atribuirse principalmente a la deshidratación del protoplasma, la mineralización y adaptación térmica de la espora.

En las células vegetativas, según Gould (1989), citado por Aguilera (1997), la resistencia al calor depende de la composición estructural del microorganismo y de su capacidad de adaptación controlada genéticamente. Esto último se logra cuando la célula responde a un calentamiento suave sintetizando proteínas con las que puede elevar su termorresistencia, lo que no ocurre cuando la temperatura del medio sube rápidamente como en el caso de la pasteurización y esterilización.

1.5.CLASIFICACIÓN DE LOS ALIMENTOS POR SU ACIDEZ

Los alimentos pueden ser considerados de alta o baja acidez según tengan un pH menor o mayor a 4,6. Tal especificación está definida por la inhibición del Clostridiumbotulinunpor debajo de tal valor; microorganismo anaerobio esporulado de mayor riesgo presente en los alimentos.

El pH (potencial de hidrogeniones), es la cantidad de ácido o alcalinos libres presentes en el alimento, siendo neutro el valor de 7 y razón del crecimiento de un gran número de bacterias. Valores menores o mayores, hasta 14, corresponden a mayor presencia de ácido o de álcalis, respectivamente. La presencia de ácido libre inhibirá o hará más lento el crecimiento pero permitirá el de los microorganismos tolerantes como los que agrian la leche. Los cítricos, otras frutas y tomates son alimentos de alta acidez. Las carnes, pescado y casi todas las verduras tienen un pH por encima de 4,6.

El pH de 4,6 es considerado en la clasificación de los alimentos por su acidez para actividades de agua mayores a 0,85, debido a que por debajo de tal valor el estado del agua contribuye a dar un medio menos propicio para el desarrollo de los microorganismos.

Para productos con un pH inferior a 4.5 se necesita tiempos y temperaturas de esterilización menores (generalmente 100 °C). Al respecto Cheftel y Cheftel (1976) asegura que por un lado los microorganismos mueren más fácilmente por el calentamiento cuando el pH es bajo; por otra parte



2las especies esporuladastermoresistentes al igual que las bacterias no esporuladas, no se desarrollan en medio ácido, por lo que sólo hay que preocuparse de las levaduras y mohos, y otras especies termolábiles.

1.5.1.1. INFLUENCIA DE LA ACTIVIDAD DE AGUA EN EL TRATAMIENTO TERMICO

El agua, principal componente de los alimentos, como disolvente y según su disponibilidad, sirve para poner en contacto las diferentes moléculas que interaccionan.

La disponibilidad del agua en la matriz del alimento para que se realicen los procesos biológicos, químicos, enzimáticos, entre otros, es función tanto del contenido como del estado del agua, lo que se expresa en términos fisicoquímicos como actividad de agua (Aw); siendo ésta la relación entre la presión (P) de vapor de agua del alimento (presión de la atmósfera circundante) y la presión de saturación del agua pura (Po) a la misma temperatura (Lewis, 1993):

AW= PPO……………………………(1.1)

Definida en términos de humedad, la Aw se expresa por la relación entre la humedad relativa de un alimento y la humedad relativa del agua destilada (100%). Como la primera siempre será menor que la segunda, los valores de Aw son menores a la unidad. Si los alimentos fueran tan sólo mezclas de agua con moléculas que no interaccionan con ella la Aw tendría el valor de la unidad, independientemente del contenido de agua.

En los alimentos parte del agua, denominada agua libre, se encuentra adsorbida sobre la superficie de sustancias poliméricas (proteínas, carbohidratos), no estando disponible para los procesos mencionados. Esto explica el mayor tiempo de duración de los alimentos deshidratados o de humedad intermedia. En la Figura 1.2, se muestra la velocidad de deterioro de los alimentos en función de la actividad de agua.

Figura 1.2: Velocidad de deterioro en función de la actividad de agua



2CASO TECNOLOGIA DE PROCESO 01

ELABORACION DE FRUTA EN ALMIBAR

Las frutas en almíbar son obtenidas esterilizando los frutos con adición de almíbar con liquido de gobierno. Podrán presentarse como frutos enteros, en mitades o en trozos regulares. En ningún caso se emplearan edulcorantes artificiales (López, 1999)

La concentración del azúcar del jarabe de cobertura debe ser tal que se equilibre con la fruta. El jarabe tiene por objeto ceder azúcar a las frutas y corregir la acidez del producto. Los productos enlatados en almíbar, tienen la siguiente clasificación en base a la concentración de azúcar en el jarabe del producto final:

Muy diluido 10°Brix Diluido 14°Brix Concentrado 18°Brix Muy concentrado 22°Brix

Por sus elevada acidez (pH 3.5 – 3.8) las frutas en almíbar pueden esterilizarse a temperaturas en ebullición; en caso de pH de la fruta sea más alto (acidez baja), se beberá adicionar ácido cítrico para alcanzar el pH requerido.

I. MATERIA PRIMA E INSUMOS

FRUTA. La fruta debe ser de buena calidad, no madura debe presentar tamaño uniforme.

AZUCAR. Se utiliza para dar el ° Brix adecuados al jarabe o almíbar. Se emplea azúcar blanca refinada.

ACIDO CITRICO. Se utiliza para dar el pH adecuado al jarabe. 1cucharaditas de 5ml = 5g de acido cítrico.

ESTABILIZADOR. Se utiliza para dar cuerpo al jarabe. El estabilizador mas empleado es el CMC (Carboxilmetil celulosa). 1cucharadita de 5ml = 2g de CMC.

PRESERVANTES. En caso de requerirse se puede utilizar benzoato de sodio o sorbato de potasio, con la finalidad de evitar crecimiento de mohos y levaduras. Se adiciona la jarabe.

1 cucharadita de 5ml = 3.5g de sorbato de potasio 1 cucharadita de 5ml = 2.5g de benzoato de sodio

DIAGRAMA DE FLUJO DE ELABORACION DE FRUTAS EN ALMIBAR



2

Selección.


Selección

Pesado

Lavado

Acondicionamiento de las frutas

Llenado de las latas o frascos de vidrio

Adición del jarabe

Pre-esterilización o exhausting

Esterilización

Enfriamiento

Secado

Etiquetado

Empacado

Almacenamiento


2Consiste en escoger las frutas mas apropiadas para el proceso.

Las frutas deben estar en buen estado, no muy maduras, son mas firmes firmes y no se deshasen durante el tratamiento termico.

Deben estar completamente sanas, sin señales o signos de descomposicion. Las frutas golpeadas y malogradas contienen microorganismos que pueden resistir a los tratamientos y luego propiciar el deterioro de las frutas en almibar envasadas.

Deben ser de una misma variedad para obtener lotes de produccion con similares caracteristicas de color, sabor y acidez.

Pesado.

Se realiza con la finalidad de determinar los rendimientos.

Lavado.

Se realiza para eliminar el polvo, suciedad y otras impurezas que acompañan a la fruta. La forma mas efectiva de eliminar las impurezas y destruir los microorganismos es:

Sumergir las frutas en una tina con una solucion desinfectante de agua y lejia (para 10kg de fruta, 10 litros de agua, 5 gotas de lejia por litro de agua), remojar por 5 minutos.

Remover manualmente las frutas cuidando de no dañarlas. Enjuagar las frutas con abundante agua.

Acondicionamiento.

Consiste en adecuar la fruta para la presentación que se desee ofrecer al consumidor. Se tiene las siguientes operaciones.

a) Pelado. Se puede realizar de diferentes maneras, dependiendo de las características de la fruta y de la capacidad de la planta. Se puede utilizar el pelado manual, mecánico o químico.

Cuadro de acondicionamiento de frutaEspecie Temperatura

(°C)Concentración de sosa

(%)Tiempo de inmersión

(minutos)Durazno 60 10 1Durazno 68 6 1.5Durazno 90 4 5Guayaba 90 1 1.5Papaya 100 8 7Pera 90 1 2



2El pelado químico consiste en sumergir los productos en soluciones de hidróxido de sodio a una concentración, tiempo y temperatura, determinados de acurdo a la piel de la fruta. El producto debe de salir del baño con casi la totalidad de la piel a punto de desprenderse.

Después de la inmersión en lejía se sumerge el producto en agua fría y se elimina la piel. Luego se sumerge el producto en una solución de acido cítrico al 2% para neutralizar los residuos de sosa. Al final se efectúa el acabado manual.

b) Trozado. La fruta se troza, ya sea en mitades, rodajas, rebanadas, cubos, etc. De acuerdo a la presentación que se desee dar al producto final. Las piñas se mondan y se fraccionan en rodajas de 1.5 cm de grosor y 8cm de diámetro, luego se les quita la medula con un sacabocados. Los mangos se pelan manualmente , se separan en dos rebanadas al ras de la pepa y se colocan en los envases directamente; los duraznos deben tener pulpa amarilla, los de pulpa blanca proporciona productos de segunda calidad. Las peras deben ser de pulpa blanca. En el caso de frutas delicadas o muy pequeñas como las fresas, frutillas, cerezas, ciruelas, etc. Solamente se les extrae el pedúnculo y no se les quita la piel.

c) Escaldado. En el caso de frutas que son propensas a la oxidación enzimática, como los duraznos, manzanas, peras, etc. Estas deben someterse previamente a un escaldado a 85°C durante 5 a 10 minutos.

Llenado de envases.

La fruta ya acondicionada se introduce en los frascos o latas.

Adición del Jarabe.

Luego de introducir los trozos de fruta a los envases, se llenan estos con el jarabe de cobertura caliente, hasta 0.5 a 1cm del borde superior de la boca para dar lugar al espacio de cabeza. Este espacio se deja para permitir que los alimentos se hinchen y acomodar la expansión del vapor durante el tratamiento térmico.

El jarabe o almíbar se prepara con agua potable lo menos dura posible. La cantidad de azúcar a adicionar está en función a la fruta y a la concentración que se le quiera dar al producto final. Por lo general se prepara un jarabe inicial de 35 a 40°Brix, de tal modo que el producto final tenga de 18 a 22°Brix en autoclaves.

Los tiempos y temperaturas de esterilización varían según la altura sobre el nivel del mar del lugar en que se preparan, el tamaño del frasco, la temperatura de los alimentos en el momento en que se meten al frasco y el grado de acidez de los alimentos.

Las frutas se pueden esterilizar a los 100°C, introduciéndolo en un baño de agua en ebullición. El baño de agua se puede hacer en una marmita o paila suficientemente grande y alta, para poder cubrir los frascos con agua, 3 a 5 cm por encima de los envases. Los frascos deben colocarse dentro de la marmita, sobre una parrilla que impidan que estén en contacto directo con la base de



2la marmita. El agua de la paila debe estar caliente pero no hirviendo para evitar que los frascos se rompan debido al choque térmico.

Cuadro esterilización según tamaño del frascoProducto Tiempo en minutos con el agua a 100°C

Frasco ¼ litro 15Frascos ½ litro 20Frascos de 1 litro 25

Cuadro tiempo que se debe aumentar según la altura sobre el nivel del mar (Baño de agua en ebullición)

Altitudm.s.n.m.

Si el tiempo es de 20 minutos o menos (minutos)

Si el tiempo es de 20 minutos o menos (minutos)

300 1 2600 2 4900 3 6

1200 4 81500 5 101800 6 122100 7 142400 8 162700 9 183000 10 20

Enfriamiento y secado.

En el caso de que se trabaje con latas, estas son enfriadas en agua a temperatura un poco mayor que la ambiental, para que el exterior de las latas se seque de por si y poder etiquetarlas inmediatamente. En caso de utilizar frascos de vidrio estas se secan a ambiente, dejando un espacio de separación ente frascos y frasco.

Etiquetado y empacado.

Los envases secos son etiquetados y empacados en cajas para su almacenamiento o venta.

Almacenamiento.

Los productos se deben almacenar mínimo 7 días antes de su consumo.

TROZOS DE PIÑA EN ALMIBAR

Para un jarabe de 40°Brix (para 3kg de fruta)

Agua 600ml Azúcar 400g Ácido cítrico 5 g Benzoato de sodio 0.5g.



2Diagrama de flujo de preparación de jarabe

Diagrama de flujo de elaboración de piña en almíbar


Agua tratada y azúcar

Ebullición

Adición de acido

Adición de benzoato de sodio

Fruta

Lavado y pelado

Trozado, rodajado o picado

Llenado de envases con los trozos

Incorporación del jarabe de cubierta a 90°C

Eliminación del oxígeno del espacio de cabeza (baño maría 15min

Sellado de los envases

Esterilización (baño maría 20 minutos)

Almacenado (7 días mínimo antes del consumo)


2TROZOS DE DURAZNO EN ALMIBAR

Para un jarabe de 35°Brix (para 2.5kg de fruta)

Agua 650ml Azúcar 350g Acido cítrico 5g Benzoato de sodio 0.5g.

Diagrama de flujo de preparación de jarabe


Agua tratada y azúcar

Ebullición

Adición de acido

Adición de benzoato de sodio


2Diagrama de flujo de elaboración de durazno en almíbar


Fruta

Lavado

Pelado químico (5 min 90°C en solución de NaOH al 4%)

Cortado en mitades

Descorazonado

Llenado de envases con la fruta

Incorporación del jarabe de cubierta a 90°C

Eliminación del oxígeno del espacio de cabeza (baño maría 15 minutos

Sellado

Esterilización (baño maría 20 min)

Almacenado (min. 7 días antes de consumir)


2CINÉTICA DE DESTRUCCIÓN TERMICA

El principal objetivo del tratamiento térmico aplicado a los alimentos es la inactivación de los microorganismos que pudieran desarrollarse durante el almacenamiento. Estos microorganismos pueden ser en algunos casos dañinos a la salud del consumidor y en otros casos capaces de producir deterioro del alimento, de tal forma que sea rechazado por el consumidor, provocando un daño comercial al fabricante.

El término inactivación o destrucción se refiere a lograr la imposibilidad de los microorganismos de reproducirse y formar colonias que puedan formar rápidamente toxinas u otros componentes (metabolitos) que provocarían cambios en el alimento. La forma de evaluar la destrucción consiste en colocar a los microorganismos en medios con las condiciones adecuadas (nutrición, temperatura, oxígeno, etc.) para su desarrollo y evaluar su crecimiento. La ausencia de desarrollo será considerada como muerte.La cinética de la destrucción o muerte de los microorganismos debe ser estudiada en una forma objetiva, de tal modo que sea posible diseñar procesos de esterilización a partir de sus resultados. El estudio cinético se realiza empleando modelos de reacción empleados en la ingeniería química, los que son aplicados con respecto a la concentración (aparición o desaparición) de un componente en el tiempo, manteniendo todas las condiciones de la reacción constantes, así por ejemplo, en la Figura 2.1 se puede apreciar la multiplicación bacteriana en un leche almacenada a temperatura ambiente, donde se puede apreciar que el número de microorganismos puede alcanzar al cabo de pocas horas valores numéricos extremadamente elevados. En la Figura 2.2, se observa una curva de destrucción de microorganismos, donde se tendrá en cuenta el número de microorganismos sobrevivientes después del tratamiento térmico, ya que no se podría contabilizar el número de microorganismos muertos.

Figura 2.1: Multiplicación de bacterias en leche a temperatura ambiente


0

1000000

2000000

3000000

4000000

5000000

6000000

0 20 40 60 80 100 120

Horas de almacenamiento

Cu

en

ta b

acte

rian

a p

or

mL


2Figura 2.2 Destrucción de microorganismos en un tratamiento térmico

2.1.ORDEN DE LAS REACCIONES. PARAMETROS CINÉTICOS.

2.1.1. Reacción de orden cero

El orden de la reacción está relacionado con la forma de la curva de destrucción o aparición de un componente. Una reacción de orden cero indicaría una forma como la de la Figura 2.3, donde la concentración disminuye linealmente con el tiempo (manteniendo la temperatura constante), es decir la variación con respecto al tiempo es constante. Casp y Abril (1999) señalan que la pérdida global de alimentos congelados y el pardeamiento no enzimático, siguen cinéticas de orden cero.

Figura 2.3. Gráfica de una ecuación de Orden Cero

La representación matemática de una reacción de orden cero será:


0 2 4 6 8 10 120

20

40

60

80

100

120

tiempo (t)

Co

nce

ntr

ació

n (

C)


2N = No - kT t …………….. (2.1)Donde:

N : es la concentración en función del tiempoNo: es la concentración inicial kT : es la constante cinética de velocidad de destrucción a temperatura constantet : es el tiempo.

2.1.2. Reacción de primer orden

Una reacción de primer orden muestra una curva exponencial en la destrucción o aparición de un componente. La concentración disminuye rápidamente al inicio del tratamiento para luego disminuir gradualmente hasta mantenerse casi constante En un gráfico semilogarítmico se puede obtener una relación lineal, como se indica en la Figura 2.4. Casp y Abril (1999) señalan que la pérdida de vitaminas, la muerte y desarrollo microbiano, la pérdida de color por oxidación y la pérdida de textura en los tratamientos térmicos, siguen reacciones de primer orden.

Figura 2.4. Gráfico semilogarítmico de una ecuación de primer orden linealizada

La relación matemática de la concentración en función del tiempo se puede representar de la siguiente forma:

Log N = Log No - (kT /2,303) t ………………(2.2)

2.2.3 Constante de velocidad de destrucción “kT” y Energía de Activación “Ea”

La constante kT es un parámetro cinético, conocido como constante cinética de velocidad de destrucción. Sus unidades están dadas en unidades de tiempo-1 (segundos-1, minutos-1 u horas-1) y el subíndice T indica que la inactivación se realiza a temperatura constante. Al variar la temperatura de inactivación el valor de k varía, es decir que presenta una dependencia de la temperatura. El modelo de Arrhenius puede servir para explicar esta variación, con la siguiente ecuación:

kT = koexp(- Ea/RT) ………………… (2.3)


0 2 4 6 8 10 120

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

tiempo (minutos)

Lo

g C


2Donde:

Ea: Energía de activación en Cal/gmolR : Constante general de los gases = 1,987 Cal/gmol K

Si pasamos a la forma logarítmica tendremos que:

Log kT = Log ko - (Ea/2,3 RT)*(1/T) ………… (2.4)

Se puede observar que existe una relación lineal entre el logaritmo de la constante de velocidad y la inversa de la temperatura absoluta, como se aprecia en la Figura 2.5.

Figura 2.5. Influencia de la temperatura sobre la velocidad de destrucción

2.2.4 Valor “D” y valor “z”

Para realizar los estudios cinéticos de destrucción de microorganismos, la termobacteriología ha establecido parámetros cinéticos que facilitan su aplicación posterior en los cálculos del tratamiento térmico. En este caso se emplea el valor D, que es conocido como el tiempo de reducción decimal, tiempo a temperatura constante en el que se reduce 10 veces la concentración de microorganismos este concepto ha sido también aplicado a la destrucción de componentes de los alimentos (vitaminas, aminoácidos, antocianinas, etc.) e incluso a la variación de las propiedades sensoriales (color, textura, aroma). Las unidades del valor D están dadas en unidades de tiempo (segundos, minutos u horas). El valor D para una reacción de primer orden, se puede calcular como la inversa de la pendiente de la recta:

Log N = log No – (t / DT) ……………. (2.5)

En la Figura 2.6 se muestra la representación del valor D, el cual se puede calcular como la inversa de la pendiente de dicha recta, es decir (1/0,3224) que sería 3,1 minutos.


0.001405 0.00141 0.001415 0.00142 0.001425 0.00143

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

1/T

Lo

g k


2Figura 2.6: Gráfica del valor “D”

Una relación entre el valor kT y el valor DT se puede expresar como:

DT = 2,303 / kT ........................... (2.6)

Donde ambos parámetros son evaluados cuando la reacción de destrucción o aparición se realiza a temperatura constante. Por lo tanto existe también una dependencia del valor D con respecto a la temperatura (Figura 2.7), la cual se expresa como:

Log DT = Log Do – (1/z) (T – To) ……………….(2.7)

Donde “z” es también un parámetro cinético de importancia en el tratamiento térmico que expresa la dependencia de la temperatura, de las reacciones. Este valor z puede ser usado para evaluar el valor D a diferentes temperaturas, cuando se conoce un valor de referencia DT.

Figura 2.7. Gráfica del Valor “z”


0 2 4 6 8 10 120

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

f(x) = − 0.322402481592992 x + 4.21087849885885

tiempo (minutos)

Lo

g N

(C

on

ce

ntr

ac

ión

de

m

icro

org

an

ism

os

)D=3,1 min

98 100 102 104 106 108 110 112 114 116-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

f(x) = − 0.0995000000000001 x + 11.372

Temperatura (°C)

Lo

g D

z = 10°C


22.3 DESTRUCCION DE LOS MICROORGANISMOS

La mayoría de estudios cinéticos para la destrucción de microorganismos emplean el modelo de primer orden (Figura 2.8A), a pesar que las esporas pueden presentar diferentes formas en las curvas de destrucción. En la Figura 2.8B se muestra una inicial subida en el número de microorganismos seguido por una inactivación de primer orden, esto ha sido observado en esporas muy termoresistentes. La Figura 2.8 C muestra una curva de inactivación con fase “lag”. La Figura 2.8 D representa la curva de inactivación para un cultivo mixto.

Figura 2.8: Curvas de Inactivación Microbiana

El valor DT representa la resistencia de los microorganismos al tratamiento térmico realizado a temperatura constante. En el Cuadro 2.1 se presentan algunos valores DT y z para diferentes microorganismos, calculados a partir de reacciones de primer orden. Estos valores son característicos de los microorganismos dependiendo también del sustrato en que se encuentran, como se puede apreciar en el Cuadro 2.2. En el caso de las esporas que presentan mayor resistencia al tratamiento térmico sus valores DT serán mayores que los de los organismos vegetativos, a la misma temperatura.



2Cuadro 2.1: Valores de D y z para diferentes tipos de microorganismos en alimentos ácidos

y pasteurizados

MicroorganismoTemperatura

D (min)Z

°F °C °F °CBacillus coagulans 250 121.1 0.07 18 10Bacillus polymyxa 212 100 0.50 16 9Clostridium pasteurianum 212 100 0.50 16 9Mycobacterium tuberculosis 180 82.2 0.0003 10 6Salmonella spp. 180 82.2 0.0032 12 7Staphylococcus spp. 180 82.2 0.0063 12 7Lactobacillusspp. 180 82.2 0.0095 12 7Hongos y levaduras 180 82.2 0.0095 12 7Clostridiumbotulinum Tipo E 180 82.2 2.5 16 9

Fuente: Toledo (1999)

Cuadro 2.2: Valores de D y Z para diferentes microorganismos en alimentos enlatados de baja acidez

Microorganismo Producto Do (min) z°F °C

Clostridiumbotulinum 213-B

Buffer fosfato (pH:7)FrijolverdeGuisantes

0,160,220,22

182214

10128

Clostridiumbotulinum 62 A

Buffer fosfato (pH:7)Frijol verdeMaízEspinaca

0,310,220,300,25

21201819

12111011

Clostridiumspp. PA-3679

Buffer fosfato (pH:7)EspárragoFrijol verdeMaízGuisantesCamarones Espinaca

1,451,830,701,202,551,682,33

21241718192123

1213910101213

Bacillusstearothermophilus FS 1518

Buffer fosfato (pH:7)EspárragoFrijol verdeMaízGuisantesCalabazaCamarones Espinaca

3,284,203,964,326,163,503,904,94

1720182120231621

91110121113912


Se puede encontrar el tiempo necesario para llegar a una concentración deseada aplicando el concepto enunciado en la ecuación (2.5), cuando la destrucción se realiza a temperatura constante.

Tiempo = DT( log No – log N) ......... (2.8)

Donde:No es la concentración inicial de microorganismosN es la concentración final a la que se desea llegar



2El tiempo así calculado es también conocido como FT (tiempo de muerte térmica) y representa el tiempo a temperatura constante, necesario para llegar a una concentración final de microorganismos, conociendo la concentración inicial y el valor DT característico del microorganismo (Figura 2.9).

Además también se cumple que la variación del valor F con respecto a la temperatura es proporcional a D, de tal manera que:

Log FT = Log Fo – (1/z) (T – To)........(2.9)

Figura 2.9: Representación de F en función de la temperatura (Curva TDT)

Ejemplo práctico:

En una pasta de tomate que tiene una población microbiana inicial (No) de 10 6ufc/g y luego de 4 minutos de tratamiento térmico a 250°F se reduce a 10 5 ufc/g. Determinar el tiempo de reducción decimal “D” del microorganismo.

Solución:

Aplicando la ecuación (2.8):Tiempo = DT( log No – log N) 4 min = DT (log 106 –log 105)DT = 4 minutos

2.3.1 Concepto de Esterilidad Comercial

Implica la inactivación de todos los microorganismos que pueden dañar la salud del consumidor a una probabilidad de sobrevivencia muy pequeña, así como la disminución de otros microorganismos que puedan ocasionar un daño comercial. Inicialmente se mantenía el concepto del 12 DT para los microorganismos que causan daño a la salud; es decir, se consideraba que el tiempo que se debía aplicar para la destrucción del Clostridiumbotulinum debería ser igual a 12


98 100 102 104 106 108 110 112 114 116-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

f(x) = − 0.1 x + 11.4

Temperatura (°C)

Lo

g F


2veces su valor DT. Sin embargo debido a que la carga microbiana inicial puede variar de un lote a otro, o de un fabricante a otro, en la actualidad se emplea el concepto de probabilidad de sobrevivencia, el cual sería 10-12 (1 lata contaminada en un total de 1012 latas), independientemente de la concentración inicial del microorganismo. Para los anaerobios no patógenos esporulados se espera una obtener una probabilidad final de sobrevivencia de 10-5 (1 lata contaminada en un total de 100 000 o 105 ).

En el Cuadro 2.3, se muestran los valores de No y N, los cuales pueden ser usados como una guía para seleccionar el factor (No/N) para procesamientos térmicos. Así, se puede apreciar que los materiales de envasado tienen muy baja carga de esporas por lo que no requerirían de tratamientos térmicos tan severos como el que se tendría que aplicar a las setas, por ejemplo (Toledo, 1990).

Cuadro 2.3. Valores de N y No usados para obtener el factor Ln (No/N) en Esterilidad Comercial de Alimentos Enlatados

Factor N No D0

Salud Pública 10–9 General 10Carnes 102

Setas 104

Envases 10-5

0,2

Daño por mesófilos 10–6 General 10Carnes 103

0,5

Daño por termófilos 10–2 General 102 1,5

Fuente: Plug (1987), Toledo (1990)

Ejemplo práctico:

Calcule el valor Fo necesario para esterilizar comercialmente un lote de conservas de champiñones en salmuera, con una carga microbiana inicial de 104ufc/g

SoluciónDatos:No = 104ufc/gNf = 10 –12 (Aplicando el concepto de Esterilización Comercial)Do = 0,2 minutos

Considerando un Do = 0,2 minutos y reemplazando en la ecuación (2.8): Tiempo = DT( log No – log N) Tiempo = 0,2 (log 104 – log 10-12)Tiempo = Fo = 3,2 minutos

2.3.2Determinación experimental de los parámetros cinéticos

Para realizar una buena determinación de la medida de la resistencia de los microorganismos (parámetros cinéticos) al tratamiento térmico, se deben tener en cuenta tres consideraciones:

a) La planificación apropiada de las pruebas experimentales y de los análisis microbiológicosb) La propia ejecución de los ensayos en el laboratorioc) El análisis de los datos

Para obtener datos adecuados de los parámetros D y z, será necesario trabajar con una suspensión homogénea que contenga un cultivo puro del microorganismo que se desea estudiar. El efecto letal del tiempo de calentamiento debe ser uniforme para todas las muestras y el medio de cultivo que se empleará para evaluar los microorganismos sobrevivientes debe ser aquel que brinde las condiciones óptimas de desarrollo.



2Algunos recipientes adecuados y sencillos de implementar en el laboratorio para los ensayos experimentales, son los que se detallan a continuación:

Tubo de vidrio sellado al calor, conteniendo 2 ml de inóculo. Calentado en baño de agua a hasta 90ºC o en baño de aceite para mayores temperaturas. Con cultivo posterior para la detección de los sobrevivientes.

Tubo de vidrio con tapón de algodón o tapa rosca, conteniendo 2 a 5 ml de inóculo. Calentado en baño de agua a hasta 90ºC o en baño de aceite para mayores temperaturas. Con cultivo posterior para la detección de los sobrevivientes.

Tubo capilar de vidrio, conteniendo 0,01 ml. especial para calentamiento en baño de aceite. Con cultivo posterior para la detección de los sobrevivientes.

Latas TDT (63,5mm de diámetro x 9,5mm de alto), con capacidad de 13 a 16 ml. Calentadas en baño de agua hasta 90ºC, o baño de aceite para temperaturas mayores. Se puede incubar el sustrato para la detección de sobrevivientes.

Para temperaturas mayores de 90ºC se pueden emplear también autoclaves o retortas miniatura, donde se colocarán los tubos de vidrio o las latas TDT.

Como no es posible calentar o enfriar instantáneamente una muestra, siempre existirá un tiempo de demora (lag) en el calentamiento o enfriamiento, el cual debe ser minimizado. Por lo que será necesario determinar este tiempo con el fin de realizar correcciones posteriores en los cálculos. Estos tiempos o “lag” pueden variar desde 0,9 a 2 minutos dependiendo del tamaño de la muestra y del medio de calentamiento

Se consideran que deben tomarse por lo menos entre 5 a 7 tiempos de calentamiento, además del control inicial. Para facilitar el recuento de las colonias será necesario realizar diluciones con la finalidad de considerar el conteo en aquellas que presenten lecturas entre 30 y 300 colonias por placa.

El personal del laboratorio es el elemento más importante en el mantenimiento de un laboratorio de pruebas microbiológicas para esterilización. Además de la limpieza y el mantenimiento de las condiciones adecuadas durante los ensayos, el personal debe estar debidamente entrenado en la elaboración de diluciones y conteo de placas. Además se deben elaborar curvas de sobrevivencia de microorganismos conocidos, en forma periódica para evaluar el margen de error experimental del laboratorio.

2.3.3 Influencia de la actividad de agua en el valor D

En el equilibrio, la actividad de agua es igual a la humedad relativa/100. Debido a que la resistencia de los microorganismos es menor cuando el tratamiento térmico es aplicado con calor húmedo que con calor seco, y que la actividad de agua para el calor húmedo sería de 1 a 100% de humedad relativa, existe una dependencia de la resistencia o del valor D según la humedad relativa del ambiente disminuya (o la actividad de agua sea menor que 1). En la Figura 2.10 se muestra la variación de D con respecto a la actividad de agua para esporas de Bacilluscereus, a una temperatura de 95°C y pH de 5,5, observándose que existe una relación lineal entre el Log D y (1-Aw).



2Figura 2.10. Variación de D95°C con respecto a la Aw

Fuente: Gaillard et al. (1998)

2.4 DESTRUCCION DE LOS COMPONENTES DE LOS ALIMENTOS

Para evaluar la destrucción de componentes de los alimentos como: vitaminas, enzimas, aminoácidos, antocianinas, etc. se puede también aplicar la misma cinética empleada para los microorganismos. En tal caso se pueden evaluar los valores DT y z correspondientes a estos componentes o a propiedades sensoriales (textura, color) que puedan ser medidas objetivamente. En el Cuadro 2.4 se presentan algunos parámetros cinéticos determinados en alimentos, de donde se puede observar que los valores DT para los factores de calidad son mucho mayores que para los microorganismos, así como los valores z. En la Figura 2.11 se muestra la curva de muerte térmica de un microorganismo junto con la curva de destrucción de un factor de calidad.

Cuadro 2.4 Constantes Cinéticas de reacción para componentes de los alimentosReacción Sustrato Orden Temp. (ºC) D (min) z (ºC)Degradación de Tiamina Carnes 1 121,1 158 31Degradación de caroteno Hígado 1 121,1 43,6 25,5Degradación Vitamina C Arvejas 1 121,1 246 50,5Oscurecimiento no enzimático Leche 1 121,1 12,5 26Degradación de clorofila Arvejas 1 121,1 13,2 38,3Pérdida de calidad sensorial Varios 1 121,1 5 - 500 26


Migliorisiet al. (2003) estudiaron la degradación de clorofila en puré de pimientos verdes, durante el tratamiento térmico. Ellos emplearon un modelo cinético de primer orden, para el cual encontraron un buen ajuste de los datos experimentales. En la Figura 2.11 se observan tres curvas de degradación de clorofila a diferentes temperaturas de tratamiento térmico.


0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.250

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

f(x) = 6.73155917535667 x + 0.0766438021601392R² = 0.959802978668773

(1-Aw)

Lo

g D

(m

in)


2Figura 2.11. Degradación térmica de clorofila en puré de pimientos verdes

2.5 OPTIMIZACION A TEMPERATURA CONSTANTE

La determinación de los parámetros cinéticos para los nutrientes y factores de calidad sometidos a tratamientos térmicos, se hace bajo las mismas consideraciones que para los microorganismos. En estos casos es posible medir la concentración del nutriente o factor de calidad retenido después del tiempo de proceso.

Los procesos de pasteurización (HTST) o de esterilización (UHT) se fundamentan en la aplicación de una temperatura que favorezca la destrucción de los microorganismos y a la vez se afecte en la menor proporción posible los cambios en las propiedades deseables de los alimentos. Este efecto se conoce como optimización. Nos acercamos a este caso al pasteurizar o esterilizar un líquido por intercambio de placas o por inyección directa de vapor (Leche UHT).

La combinación de temperatura y de tiempo de retención (el tiempo durante el cual el alimento es mantenido a la temperatura necesaria para lograr el efecto deseado) es muy importante, ya que determina la intensidad del tratamiento térmico. En la Figura 2.11 se observan curvas TDT para diferentes microorganismos patógenos.

Figura 2.11 Curvas TDT de diferentes bacterias importantes en la pasteurización



2Si la leche es calentada a 65ºC y mantenida a esa temperatura por 10 segundos, el efecto letal que se consigue será el mismo que si la leche se calienta a 70ºC por un segundo, para destruir las bacterias coliformes. Los bacilos de la tuberculosis son más resistentes al calor, por ejemplo se requiere mantener la leche por 20 s a 70ºC o por aproximadamente 2 minutos a 65ºC (Von der Becke, 2000).

UHT significa Ultra alta temperatura, se trata de una técnica para la esterilización de alimentos líquidos mediante su exposición por tiempos muy cortos (segundos) a temperaturas tan altas como 135 a 140ºC, mientras que HTST se refiere a un proceso de pasteurización a temperaturas altas (80 a 90ºC) por tiempos cortos (minutos).

Figura 2.12 Curvas de temperatura para procesos UHT y HTST

Si se desea escoger la mejor combinación de tiempo y Temperatura, para optimizar un tratamiento térmico UHT o HTST se debe tener en cuenta simultáneamente:

Un valor de reducción tal como F, para el microorganismo.

Un valor de destrucción tal como C, para el factor de calidad.

En la Figura 2.13 se muestra la región de combinaciones tiempo-temperatura que se podrían emplear para conseguir una destrucción de 9 ciclos logarítmicos en la cantidad de bacterias esporuladas termófilas y a la vez apenas una destrucción del 1% de tiamina en leche. Uno de los cambios importantes en las propiedades deseables del producto es el color, debido al pardeamiento no enzimático. El conocimiento de los parámetros cinéticos del cambio de color ayudaría a optimizar el proceso para no producir estos cambios indeseables en la leche.



2Figura 2.13 Elección de la región UHT para optimizar el proceso

En estas condiciones la combinación de tiempo y Temperatura buscada pertenece a la recta que pasa por el punto (T, Log F) y de pendiente -1/z, a partir de la ecuación 2.9

Log t = - (T- T* )+ Log F …………… (2.10)z

Al mismo tiempo para satisfacer la segunda condición, la combinación de tiempo y temperatura deberá pertenecer a una ecuación semejante, planteada para la destrucción del factor de calidad:

Log t = - (T- T* )+ Log C ……………(2.11)z’

Por lo tanto, la temperatura límite a aplicar corresponde a la combinación de tiempo-temperatura hallados en la intersección de las rectas de las ecuaciones 2.10 y 2.11, lo que equivale a la temperatura óptima de tratamiento térmico, en la Figura 2.13, aproximadamente 128ºC.

T = (1/z – 1/z’) T* + Log (F/C) ………. (2.12)(1/z -1/z’)

En la Figura 2.14, se muestra un ejemplo de optimización de tratamiento térmico para mandarinas Satsuma, en función deByssochlamys fulva, y la degradación de la textura.



2Figura 2.14. Curva de muerte térmica de Byssochlamys fulva y de la degradación del 1% de la textura de Mandarinas Satsuma en almíbar

Fuente: Obregón (2001)

En la Figura 2.15 se muestra que al incrementar el tiempo de tratamiento térmico, trabajando a menor temperatura, para la destrucción del microorganismo (siguiendo la línea punteada) se degrada la textura en un mayor porcentaje.

Figura 2.15: Porcentajes de Degradación de la Textura a diferentes tiempos de tratamiento térmico.

2.6 CALCULO DE LA LETALIDAD A TEMPERATURA VARIABLE

En el acápite 2.3 se definió el valor F como el tiempo necesario para conseguir determinada probabilidad de sobrevivencia de los microorganismos, cuando se aplica una temperatura constante. Los parámetros cinéticos que se evalúan a temperaturas


110 112 114 116 118 120 1220

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

Temperatura (°C)

Lo

g t

Curva TDT delmicroorganismo

1% de destrucción

95 97 99 101 103 105 107 1090

2

4

6

8

10

12

14

Temperatura (°C)

Tie

mp

o (

min

uto

s)

50%

40%

30%

20%

10%

Curva TDT delmicroorganismo


2constantes pueden ser empleados para procesos donde la temperatura es variable, aplicando métodos de integración.

Se llama Fo al tiempo necesario para destruir un microorganismo a una temperatura constante de 121,1ºC y un valor z de 10ºC. Este término se emplea en esterilización como parámetro de referencia para la destrucción del Clostridiumbotulinum. En pasteurización se emplea la notación P (valor de pasteurización) referido a una temperatura de 60ºC y un valor z de 10ºC.

Sin embargo en los procesos de pasteurización o esterilización dentro del envase, como el caso del tratamiento térmico de alimentos enlatados, sólidos o semi-sólidos o incluso aquellos que contienen una fase líquida y una fase sólida en partículas; se debe tener en cuenta que el aumento de la temperatura del alimento no se realiza instantáneamente y además que este calentamiento no es uniforme para todo el contenido del envase.

Figura 2.16 Variación de la temperatura en función del tiempo

En la Figura 2.16 se muestra un gráfico de la variación de la temperatura en función del tiempo, tomada con un sensor colocado en el centro geométrico de una lata de conserva.

Para el adecuado cálculo de la letalidad en este tipo de procesos se considera que por cada temperatura aplicada en cada lapso de tiempo, existe una fracción letal equivalente al valor F establecido para un microorganismo conocido y a una temperatura determinada. Es así que a partir de la ecuación de la curva TDT:

log F = log Fo - 1z

(T-To ) ………… (2.13)

FFo

=10−(T-To

z ) …………… (2.14)


0.0

50.0

100.0

150.0

200.0

250.0

300.0

0 10 20 30 40 50 60 70

tiempo (minutos)

Te

mp

era

tura

(°F

)


2la fracción letal a la temperatura T, equivalente a la temperatura de referencia To, será la inversa del valor (F / Fo), es decir:

L=FoF

=10(T-Toz )

………………. (2.15)

De esta manera, durante el calentamiento y enfriamiento del alimento, este irá cambiando su temperatura y por consiguiente la fracción letal obtenida para la destrucción del microorganismo también irá variando. Si bien la temperatura varía en cada porción del producto, se considera, para efectos del cálculo de la letalidad total la localización donde la subida o descenso de la temperatura se realiza con mayor lentitud. Esta localización dependerá de la naturaleza del alimento.



2CASO TECNOLOGIA DE PROCESO 02

ELABORACION DE ENCURTIDOS

Se llama encurtido a los vegetales u hortalizas que se conservan por acidificación mediante la adición directa de ácido acético o vinagre al vegetal (encurtidos no fermentados) o mediante la adición de sal común para generar una fermentación láctica espontanea de los carbohidratos del vegetal.

Este nombre se extiende a vegetales (pepinos, cebollas, coliflor, zanahoria, apio, etc), preparados en forma adecuada, conservados en alguna clase de vinagre (5% de ácido acético), con adición de sal y especies. El ácido acético del vinagre es la principal causa de la sal y los preservantes o conservadores permitidos.

El encurtido permite conservar los productos vegetales durante mucho tiempo y tiene la ventaja de que sus características nutritivas y organolépticas se manifiesten.

En la elaboración de encurtidos dependen mucho los gustos, las costumbres y las tradiciones, así como la preferencia por sabores dulces, ácidos, agridulces o picantes.

II. Encurtidos fermentados.

Se elaboran mediante la fermentación de los carbohidratos de las hortalizas. El proceso se inicia añadiendo sal común en una concentración del 10% que debe mantenerse constante. La elaboración de estos encurtidos tarda entre uno a dos meses, dependiendo de la temperatura a la que se realice. En este grupo se encuentran los pepinillos o pickles, las aceitunas y el chucrut.

De la concentración inicial de sal depende de que el curado y la fermentación se realice en forma óptima para que el producto resulte firme y no tenga riesgos de daños por la proliferación de bacterias no deseables distintas de las que se actúan en la fermentación de los vegetales que son entre las siguientes.

Lactobacillus cucumeris Lactobacillus brevis Leuconostocmesenteroides

Estas bacterias actúan fermentando parte de los carbohidratos de las hortalizas y transformándolos en acido láctico.

C6H 12O6→CH3−CHOH−COOH


Carbohidratos Ácido Láctico


2La materia prima se introduce en una salmuera. los microorganismos presentes en el producto empiezan la fermentación láctica. La sal suprime la actividad de los organismos que alteran el producto.

Mediante este proceso la hortaliza no solo se acidifica por la producción de ácido láctico, sino que además, se forman otros productos tales como ácido acético, alcohol, esteres y aldehídos que confieren al producto características especiales de textura, sabor y color.

III. Encurtidos no fermentados.

Se elaboran mediante la adición directa de vinagre sobre las hortalizas previamente acondicionadas, algunas de ellas sometidas al blanqueado o escaldado.

IV. Materias primas e insumos.

4.1. Hortalizas y verduras.

Deben de ser de textura firme y tamaño regular. De preferencia se elegirán los más pequeños y se evitaran los que presenten golpes y magulladuras.

Para la elaboración de encurtidos podemos dividir a las hortalizas en duras y blandas, definiéndose duras a las hortalizas que necesitan de una cocción, para mejores características del producto.

4.1.1. Hortalizas duras

Zanahoria Nabo Vainitas Arvejas Alcachofa Palmito Espárragos Pimiento Ajo. Etc.

4.1.2. Hortalizas Blandas.

Repollo Rabanito Coliflor Apio Cebollas pequeñas Ajies Etc.



24.2. Sal común.

Para los encurtidos fermentados se recomienda el uso de sal sin yodo. La sal ayuda a mantener la firmeza de los tejidos vegetales, a extraer sustancias que pueden ser un medio de crecimiento adecuado para los microorganismos y a inhibir del desarrollo de microorganismos patógenos.

Para los encurtidos no fermentados, la sal solo cumple una función saborizante. La sal que se va emplear en las salmueras de envasado de los encurtidos debe ser refinada y yodada.

4.3. Vinagre.

Debe tener una acidez acética mínima del 5% y ser blanco, lo que mejora la presentación del producto. Previamente el vinagre debe aromatizarse y prepararse añadiendo sal yodada, condimentos y hierbas aromáticas. La función del vinagre es conservar el producto debido a la disminución de pH, que debe ser inferior a 4.

4.4. Azúcar.

Se utiliza para rebajar la sensación de acidez del vinagre. El azúcar debe ser blanco y refinado.

4.5. Condimentos de hierbas aromáticas.

Deben de ser de buena calidad, limpios y puros. Se pueden usar hierbas del lugar, pimienta negra, ajo, eneldo, jengibre (kion), laurel, tomillo, pimienta de chapa, clavo de olor, romero y otros.

4.6. Preservantes.

Se pueden utilizar benzoato de sodio o sorbato de potasio afín de inhibir el desarrollo de mohos y levaduras. La proporción es del 0.05% del peso de salmuera de cobertura.



2V. Diagrama de flujo de elaboración de encurtidos no fermentados.

VI. Procedimiento de elaboracion.

6.1. Selección.

Consiste en separa los productos no aptos para almacenaje y elaboracion, y seleccionar la materia prima en categorias de caracteristicas fisicas diferentes tales como tamaño, forma, color y madurez. Se deben escoger las hortalizas mas apropiadas para el proceso, ya que la calidad de los encurtidos depende de la calidad de la materia prima que se emplea.


Hortalizas

Selección

Lavado

Acondicionamiento de las hortalizas

Acondicionamiento del vinagre

Llenado de envases

Adición de salmuera

Pasteurización

Almacenamiento


26.2. Acondicionamiento de hortalizas.

Consiste en adecuar las hortalizas para la presentacion que se quiere ofrecer al consumidor. El acondicionamiento depende del tipo de hortaliza e incluye operaciones como el lavado, pelado, trozado o rodajado y escaldado.

6.2.1. Lavado.

Consiste en eliminar la suciedad, polvo, sustancias extrañas y otras impurezas que acompañan a la materia prima.

6.2.2. Pelado.

Consiste en separar la cascara o piel de la parte comestible con el objeto de mejorar la presentacion del producto, al mismo tiempo que favorece la calidad sensorial al eliminar material de textura mas firme y aspera al consumo. El pelado se puede realizar de diferentes maneras, dependiendo de las caracteristicas de la hortaliza y de la capacidad de la planta. Se puede utilizar el pelado manual, mecanico o quimico.

6.2.3. Trozado.

Las hortalizas se trozan, ya sea en rodajas, rebanadas, tiras, cuartos o cubos, de acuerdo a la presentacion que se desee dar al producto final. Las zanahorias se fraccionan en rodajas o en tiras, los pimientos se cortan en tiras y se eliminan los centros y pepas, los nabos se cortan en rodajas, a las coliflores y brocolis se e cortan los brotes y tallos, a los cebollines se les corta las raices y se les saca las primeras capas, etc.

6.2.4. Escaldado.

Es un tratamiento termico que consiste en dar una breve coccion a las hortalizas (1-10minutos en agua de 85 a 100°C), con el objetivo de inactivar las enzimas que pudieran originar reacciones de oxidacion y causar pardeamiento y cambios de color y sabor de la hortaliza, ablandar la hortaliza para mejorar su masticabilidad y eliminar gases de los espacios intercelulares.

Según el tipo de hortalizas, se recomienda las siguientes condiciones para el escaldado:

Producto Tiempo de escaldado.Arveja ocho a diez minutos.Pepinillos medio minuto.Cebollas, brocoli, vainitas y zanahorias dos a cinco minutos.Esparragos cinco minutos.Coliflor en 5 g de sal y ½ cucharadita de vinagre por litro de agua durante.

Tres minutos.

Ajis. no se escaldan pero se pasan por agua caliente.



26.3. Acondicionamiento del vinagre.

El vinagre aromatizado se puede elaborar de acuerdo a la siguiente formulacion.

Producto CantidadVinagre blanco 1 litroAzucar blanca 0.15gAjos 50gSal 30gPimienta negra 8gPimienta chapa 3gOregano 3gComino 2gLaurel 1g

Las especies y condimentos se enjuagan con agua para eliminar el polvo y otras sustancias extrañas. Seguidamente se dejan escurrir por unos minutos y se colocan en una bolsa de gasa o de otra tela apropiada completamente limpia.

Se coloca el vinagre y los insumos en una olla y se calienta en baño maria hasta 80°C y se mantiene asi durante una a dos horas. Durante el calentamiento, por efecto de la temperatura, los condimentos y especies liberan enel vinagre los aromas y sabores que poseen, dando al vinagre su sabor caracteristico.

Tambien se puede utilizar todos los condimentos y hierbas aromaticas que se desee, de acuerdo al gusto.

6.4. Llenado de envases.

Las hortalizas acondicionadas se introducen en los frascos o envases de vidrio de boca ancha previamente esterilizados (sometiendolos a la accion del vapor, tanto el interior de los envases como las tapas). El llenado de los frascos se hace de manera tal que sean atrayentes a la vista del consumidor, de acuerdo a los colores y formas delas hortalizas. En esta parte se añaden tambien a cada frasco una hoja de laurel, oregano y algunas bolitas de pimienta.

6.5. Adicion de salmuera.

Luego de introducir las hortalizas acondicionadas a los envases, se llenan estos con la salmuera de cobertura caliente a una temperatura de 80°C, hasta 0.5 a 1.0 cm del borde superior de la boca para dar lugar al espacio de cabeza. Si no se van a pasteurizar los encurtidos, se llena hasta el borde sin dejar espacio de cabeza. En ambos casos el llenado de los recipientes se realiza con 60% de hortalizas y 40% de salmuera.



26.6. Pasterurizacion.

En el caso de que se desee conservar los encurtidos por mas de dos meses y hasta seis meses, se recomienda pasteurizarlos. Consiste en someter a los frascos a un baño maria a temperatura de ebullicion durante 10 minutos. Se pone en el fondo de una olla una rejilla y sobre esta los envases con las tapas sin cerrar y se añade agua hasta que llegue a la mitad del tamaño de los frascos y luego se calienta hasta que hierva. Finalizada la pasteurizacion, se retira los envases de la olla, se tapan o colocan boca abajo por tres minutos a fin fr rdterilizar las tapas y contribuir a la formacion de vacio, lo que le reduce el riesgo de contaminacion.

6.7. Almacenamiento.

Una vez envasado y enfriado el producto, se almacena en un lugar fresco durante 7 a 10 dias como minimo antes de su consumo.



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