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PRINCIPIOS DE TRATAMIENTO TERMICO
EN ALIMENTOS
Agosto 2012
Contenido
Importancia del Tratamiento Térmico
Referencias Normativas
Definiciones Importantes
Tipos y Fuentes de Contaminación
Microorganismos.
Evaluaciones de Distribución Térmica y Penetración de Calor
Tratamiento Térmico para Conservas
Ejemplos
Los alimentos envasados de baja acidez y acidificados deben cumplir con los requisitos de calidad sanitaria e inocuidad que permitan proteger la salud de los consumidores.
Por este motivo, el entendimiento sobre
penetración de calor en los alimentos y
conceptos de valores de letalidad son muy
importante para establecer los parámetros
críticos de proceso y así asegurar esta
calidad sanitaria.
El uso de los diversos tratamientos térmicos, junto con otras tecnologías, facilita la existencia de productos sanos de larga vida comercial.
El calor inactiva o destruye a los patógenos. Una mala aplicación puede provocar efectos contrarios a los deseados.
Introducción
• Código Internacional Recomendado de Prácticas de
Higiene para Alimentos de Baja Acidez y Alimentos
Acidificados Envasados - Cac/Rcp 23-1979 (Codex-
FAO/OMS)
• Alimentos de Baja Acidez Procesados Térmicamente y
Empacados en Envases Sellados Herméticamente 21 Cfr-
parte 113 (FDA-USA)
• Código de Practicas de Higiene para la Elaboración de
Espárragos en Conservas. R.M.N 536-97-SA/DM Digesa-
Perú
Referencias
• Norma Sanitaria Aplicable a la Fabricación de Alimentos
Envasados de Baja Acidez y Acidificados destinados al
Consumo Humano. NTS N˚069-MINSA/DIGESA-V.01.
• Guía para la Exportación de
Alimentos Envasados de
Baja Acidez y Acidificados a
Estados Unidos (LACF/AF)
Referencias
• Alimentos en Conserva
El alimento comercialmente estéril y
envasado en recipientes
herméticamente cerrados.
• Esterilidad Comercial de un Alimento Tratado Térmicamente
Es el estado que se consigue aplicando calor suficiente a un
alimento, solo o en combinación con otros tratamientos apropiados,
con el fin de eliminar la carga microbiana patógena viable, que sean
capaces de reproducirse en condiciones de almacenamiento no
refrigeradas.
Definiciones Importantes
• Pasteurización
Es un tratamiento térmico moderado que destruye
microorganismos patógenos y extiende la vida en anaquel.
Los productos pasteurizados todavía contienen
microorganismos vivos. Se emplean usualmente en
combinación con otros métodos de conservación.
Por ejemplo: la leche pasteurizada requiere refrigeración
Su efectividad se puede evaluar a través del valor Pu, el cual
es la unidad de letalidad utilizada para este proceso. El
cálculo es igual que para el Fo, a excepción de la
temperatura de referencia.
Definiciones Importantes
Readi ng
20
30
40
50
60
70
80
90
100
°C
0
10
20
30
40
50Pu
2 0 / 0 5 / 0 9 1 5 : 5 4 2 0 / 0 5 / 0 9 1 6 : 0 4 2 0 / 0 5 / 0 9 1 6 : 1 4 2 0 / 0 5 / 0 9 1 6 : 2 4
PASTEURIZACION
M 3T10810- ° C M 3T11733- ° C M 3T13046- ° C M 3T15306- ° C M 3T16047- ° C M 3T10810- Pu M 3T11733- Pu M 3T13046- Pu
M 3T15306- Pu M 3T16047- Pu
• Esterilización
Es un procedimiento más drástico, que
destruye todos los organismos patógenos
y formadores de toxinas, así como otro
tipo de organismos que, de estar
presentes, podrían crecer y causar
deterioro bajo condiciones normales de
manejo y almacenamiento.
Definiciones Importantes
Readi ng
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
°C
0
5
10
15
20Fo
1 6 / 0 4 / 0 9 1 7 : 3 4 1 6 / 0 4 / 0 9 1 7 : 5 4 1 6 / 0 4 / 0 9 1 8 : 1 4 1 6 / 0 4 / 0 9 1 8 : 3 4 1 6 / 0 4 / 0 9 1 8 : 5 4
ESTERILIZACION
M 3T10810- ° C M 3T13046- ° C M 3T17217- ° C M 3T18631- ° C M 3T20870- ° C M 3T10810- Fo M 3T13046- Fo M 3T17217- Fo
M 3T18631- Fo M 3T20870- Fo
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• Todos los alimentos crudos contienen microorganismos
que pueden causar su deterioro – necesidad de
conservarlos.
• Necesidad de identificar a dichos microorganismos y los
factores que influyen en su desarrollo (fuente de
alimentación, bioproductos resultantes, Tº, pH, etc.)
Microorganismos
Microorganismos que causan deterioro en alimentos
Bacterias Mohos Levaduras Microorganismos más problemáticos en el procesamiento de alimentos.
– Bajo condiciones favorables de humedad, aire y temperatura, crecen en casi todos los alimentos.
– Asociadas a alimentos líquidos que contienen azúcares y ácidos.
Se reproducen por división, que ocurre cada 20 o 30 minutos. A esta velocidad, son capaces de producir un billón de células en 15 horas. Sin una provisión constante de alimento o condiciones favorables, este crecimiento se vuelve limitado o nulo.
– Pueden consumir ácidos y toleran mejor el frío que el calor. Necesitan oxígeno para subsistir. No sobreviven en envasados, salvo que el envase tenga una abertura hacia el exterior. – Algunos forman esporas, para subsistir en condiciones adversas. Éstos pueden sobrevivir más de un minuto a 92º C; pero requieren días de maduración previa. Es necesario eliminarlos previamente de equipos y materias primas mediante sanitización.
– Son más tolerantes al frío que al calor. – Se adaptan a condiciones adversas como acidez y deshidratación. La mayoría son destruidas a 77º C.
Hay bacterias formadoras de esporas y no formadoras de esporas. Las que no forman esporas existen como células vegetativas. Las esporuladas sobreviven a un amplio rango de condiciones desfavorables. Algunas pueden sobrevivir al agua hirviendo (100º C) por más de 16 horas. Las esporas que resisten calor resisten también químicos, mientras que las bacterias no esporuladas son destruidas por los agentes sanitizantes.
– Poca resistencia al tratamiento térmico para alimentos envasados de baja acidez; por eso, no representan un problema de salud pública en alimentos térmicamente procesados y comercialmente esterilizados. – Su presencia en alimentos envasados de baja acidez es el resultado de un mal procesamiento o de contaminación posproceso.
– No representan un problema de salud pública. – El deterioro por levaduras resulta de un mal procesamiento térmico o de la contaminación posproceso.
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Bacterial Food Poisoning - Al B. Wagner, Jr.
Bacterias patógenas en alimentos
Bacteria responsable Tipos de alimentos
Staphylococcus aureus Carne y ensaladas a base de hidrobiológicos, comidas con alto contenido de sal
Salmonella Alimentos altos en proteínas: carne, aves, pescado y huevos
Clostridium perfringens Preparaciones de carnes y aves, salsas y aderezos
Clostridium botulinum Envasados artesanalmente
Vibrio parahaemolyticus Hidrobiológicos crudos y cocidos
Bacillus cereus Alimentos que contienen almidón
Listeria monocytogenes Leche, quesos suaves y vegetales fertilizados con abono
Campylobacter jejuni Carne, aves, leche y hongos
Versinia enterocolitica Leche, tofu y cerdo
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Clostridium botulinum
• La bacteria más preocupante para productores de alimentos envasados
• Su crecimiento produce toxina capaz de generar daño neuroparalizante en el ser humano, e incluso provocar la muerte.
• Puede ser ubicada y aislada a partir del suelo o agua, prácticamente en cualquier lugar del mundo.
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I II III IV C. baritii C. butyricum
Tipo de toxina A, B, F B, E, F C, D G F E
Óptima 35-40 18-25 40 37 30-37 30-45
Mínima 12 3.3 15 10
Clostridium botulinum
Temperatura de crecimiento (°C)
• La enfermedad humana está vinculada principalmente a los tipos I y II y a la toxina A.
• La toxina es ingerida por el hombre junto con los alimentos y absorbida por el duodeno. Si esto ocurre, se produce una parálisis flácida que puede provocar la muerte por parálisis respiratoria.
Condiciones relacionadas con el crecimiento del Clostridium botulinum
Factor Condiciones favorables para la reproducción y producción de esporas
Condiciones que inhiben su desarrollo
Temperatura – 27 a 38º C (mesófilas). – Algunos tipos crecen entre los 14º C y los 20º C (psicrófilas), y otros a 40º C. – Cierto tipo de esporas resisten 10 horas en agua a 100º C.
– Es necesario aplicar temperaturas mayores de 121º C. – La toxina letal generada por el microorganismo no es resistente al calor, por lo que se destruye a 100º C.
pH (indicador de acidez o alcalinidad)
– Mayor de 4.8. – Menor de 4.6. – El crecimiento a este pH o a un valor menor no ocurrirá y no se formará la toxina, aun en presencia de esporas.
Aw (actividad de agua) Agua libre en el alimento disponible para las necesidades metabólicas del microorganismo
a) Mayor de 0.93. b) Menor de 7% de concentración salina.
a) Un valor de Aw de 0.85 da un alto grado de seguridad. – Formulación con ingredientes que compitan con el microorganismo por la disponibilidad de agua (por ejemplo, sal, azúcar, etcétera).
b) El crecimiento se inhibe a una concentración de 10%, que equivale a una Aw de 0.93.
Los factores señalados en el cuadro deben ser controlados tanto en el caso de alimentos
ácidos como en el de aquéllos de baja acidez, para cumplir con los requerimientos de
FDA.
Penetración de Calor – Por que?
Determinaciones de penetración de calor son
requeridas para asegurar que el “punto frio” en el
material (alimento) alcanza una temperatura
apropiada por un tiempo adecuado
Cámara de Calentamiento
Temperatura de
Cámara
121oC
Material
Temperatura ????
El objetivo del estudio
de penetración de calor
es determinar la
posición del punto frío
en el material
(alimento)
–y –
alcanzar el proceso
deseado
temperatura/tiempo
Penetración de Calor
Modos de Transferencia de Calor
Calor por Conductividad – la energia molecular es trasmitida por contacto directo
Calor por Convección – el movimiento de grupos de moleculas en un fluido (natural o artificial)
Calor por Radiación – onda electromagnetica transfiere calor de un cuerpo a otro
Calor por Conductividad
La energía es directamente trasmitida por moléculas adyacentes
En alimentos o materiales sólidos o semisólidos donde “flujo” es no significativo
Proceso “Lento” que depende en la conductividad del material
Transferencia de calor por el movimiento de grupos de moléculas desde una ubicación a otra
Líquidos o gases que pueden “fluir”
Proceso “Rapido” que brinda transferencia de calor eficiente
Factores que influyen: Tamaño, forma, composición del envase
Fuente (ubicación) del calor
Viscosidad
Espacio de cabeza
Calor por Convección
Ubicación del Punto Frío
Área de contenido
mas frío
Conducción Convección
Cámara de Calentamiento
Transferencia de calor a un liquido en una cámara es
un proceso complicado, incluye una combinación de
procesos de conducción y convección
Transferencia de calor a un material (alimento) en
una cámara puede ser calculado.
Sin embargo, como existe diferentes variables se
prefiere el método empírico para caracterizar el
calentamiento de un material
Cámara de Calentamiento
Distribución de Calor
El ensayo de distribución de calor es el procedimiento diseñado para determinar experimentalmente el comportamiento y
operación de un autoclave específico durante el calentamiento, mantenimiento y
enfriamiento, con el objetivo de verificar que el proceso térmico programado, temperatura y
transferencia de calor, sea uniforme para todos los envases, cualquiera sea su ubicación e identificar la zona más fría del autoclave.
Penetración de Calor
Es el procedimiento diseñado para determinar
experimentalmente el comportamiento del
calentamiento y enfriamiento del
producto/envase (formato específico) en el
punto de calentamiento más lento y en un
autoclave específico con el objetivo de
establecer tratamientos térmicos programados
seguros.
Temperatura de camara (autoclave)
A mas alta diferencia de temperatura entre el
material (alimento) y el medio de calentamiento
causa una penetracion de calor mas rapida
Forma del envase
Envases altos promueven corrientes de conveccion
en alimentos de calentamiento por conveccion
Tipo del envase
Penetracion de calor es mas rapido a traves de
metal que a traves de vidrio o plastico debido a la
conductividad termica
Penetración de Calor
Penetración de Calor
La velocidad de penetracion de
calor es medida colocando una
sonda en el centro termico del
envase (el punto de calentamiento
mas lento o punto critico)
En envases cilindricos, el centro
termico es el centro geometrico
para alimentos de calentamiento
por conduccion
Aplicaciones en Alimentos
Refrigeración
Congelación
Pasteurización
Enlatados
Transporte
Horneado
Ahumado
Ahumado
Ahumado
Cocinador de Langostinos
Autoclaves
Autoclaves
120.0oC
121.0oC
Autoclaves
Otras Aplicaciones
Control de Proceso
Validación
Establecimiento del
Proceso e Investigación
y Desarrollo
Tipos de
Alimentos
Nivel de
Acidez
Microorganis
mos
Relevantes
Alimentos
Acidificados
pH < a
4.6
Mohos,
levaduras
Alimentos de
Baja Acidez
pH ≥ 4.6 Clostridium
botulinum
Tratamiento Térmico de Conservas
Hot-Fill-Hold (llenado y mantenido en
caliente); el producto es calentado, llenado
en caliente, sellado y mantenido por un
tiempo a cierta temperatura establecida
antes del enfriado
Tratamiento Térmico de Conservas
Pasteurización / Esterilización; el producto
ya envasado y sellado, es colocado en un
pasteurizador/ esterilizador para ser tratado
a una temperatura especifica por cierto
tiempo
Tratamiento Térmico de Conservas
Cada envase de alimento debe ser acidificado a
pH ≤ 4.6
Monitoreo del proceso de acidificación
Las mediciones del pH deben ser
registradas, y revisados con la
frecuencia apropiada
Factores Críticos
Monitoreo del procesamiento térmico programado.
Registros apropiados deben ser mantenidos para su
verificación.
Control en el manejo del envase; para minimizar el
daño de los sellos y prevenir la recontaminación del
producto.
Factores Críticos
El procesador/productor debe:
Reprocesar totalmente el producto
Colocar a un lado el producto para una evaluación
posterior por una autoridad de proceso
Procesar térmicamente el producto como un
alimento de baja acidez usando un proceso
establecido, o
Destruir el producto
Desviaciones del Proceso Programado
PRINCIPIOS
• Se aplica para lograr la esterilización
comercial de los alimentos.
• Se busca asegurar la eliminación de los
microorganismos y la inhibición de sus
esporas.
Tratamiento Térmico de Conservas
PRINCIPIOS
• El tratamiento térmico debe ser determinado en base a
un estudio técnico muy cuidadoso.
• Un tratamiento pobre no segura la eliminación de los
microorganismos.
• Un tratamiento excesivo daña las propiedades
organolépticas y nutritivas del alimento.
Tratamiento Térmico de Conservas
PRINCIPIOS
Al realizar el tratamiento térmico es importante asegurar la exactitud
de dos magnitudes variables:
La temperatura que debe alcanzar el alimento.
•El tiempo que el alimento permanece a la
temperatura esperada.
Tratamiento Térmico de Conservas
TEM
PERATU
RA °
F
TIEMPO (minutos)
Velocidad de calentamiento del producto
Temperatura de proceso Velocidad de calentamiento
de autoclave
Medición, Registro y control de la temperatura
Termómetro de mercurio en vidrio (MIG) cuyas
divisiones sean fácilmente legibles a 1 °F (0,5°C) y
cuyo intervalo de temperatura no exceda de 17 °F (10
°C) por pulgada (2,5 cm) de la escala graduada.
12 °F /1”
Instrumentos de Medición
Medición, Registro y control de la temperatura
Las graduaciones del aparato registrador no podrán ser
mayores a 2°F(1°C) dentro de un intervalo de 10°F (5°C) de
la temperatura de procesamiento.
La gráfica de la temperatura tiene que ajustarse para que concuerde tanto como sea posible con la
temperatura del termómetro durante el tiempo de proceso.
Instrumentos de Medición
Medición, Registro y control de la temperatura
Cada autoclave debe
contar con un control
automático de
temperatura.
Este dispositivo puede estar
integrado al equipo registrador.
Instrumentos de Medición
Medición, Registro y control del tiempo
En la sala de tratamiento térmico se debe
contar con un reloj analógico o digital, que
permita al operador ver el tiempo transcurrido
con una resolución en segundos.
No está permitido el uso
de relojes de bolsillo o de
muñeca.
Instrumentos de Medición
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Medición, Registro y control de la presión
Cada autoclave debe
estar equipada con un
manómetro que debe
estar graduado en
divisiones de 2 libras
(13,8 kPa) o menos.
Instrumentos de Medición
Otras mediciones
Dependiendo de las características del proceso térmico a
aplicar, puede ser necesario medir y controlar otras variables
del proceso como son:
flujo, velocidad, viscosidad, nivel, etc.
Es necesario que, en función de las necesidades de cada
proceso, se establezca un sistema de mantenimiento que de
confianza sobre la correcta operación de los dispositivos de
medición y control que se utilicen.
Instrumentos de Medición
Selección de la forma de
procesar el alimento
¿Autoclave o procesamiento y
empaque aséptico?
Consideraciones a tomar en cuenta:
Las características del producto a envasar.
Las características del envase a utilizar.
El volumen de producto a procesar.
La capacidad de inversión.
Autoclave
Por su estructura física, puede ser:
HORIZONTAL
VERTICAL
Autoclave
De acuerdo al medio de calentamiento puede ser:
Vapor
Autoclave
De acuerdo al medio de calentamiento puede ser:
Inmersión en agua caliente a sobrepresión
Autoclave
De acuerdo al medio de calentamiento puede ser:
Ducha de agua caliente
Spray de agua caliente Sobrepresión
Autoclave
De acuerdo al medio de calentamiento puede ser:
Sobrepresión con mezcla de vapor/aire
Autoclave
De acuerdo a la forma de cargar y manipular el producto
envasado pueden ser :
Estáticas
con agitación Discontinuas
Autoclave De acuerdo a la forma de cargar y manipular el producto
envasado pueden ser :
Hidrostáticas
Continuas
Autoclave
De acuerdo a la forma de cargar y manipular el producto
envasado pueden ser :
Rotación Continuas
Otra opción de esterilización comercial es el SISTEMA DE
PROCESAMIENTO Y EMPAQUE ASEPTICO, cuando se
esteriliza por separado el alimento y el envase, y luego se
efectúa el envasado y sellado en un ambiente estéril
