Tecnología de conservación 

Dr. Álvaro González
Ciclo Común Obligatorio 2014
1. Definición y clasificación
2. Métodos físicos, químicos y biológicos.
3.Tratamientos térmicos de uso universal de interés para la industria
y el consumidor. Pasteurización y esterilización
4.Flujograma del proceso, puntos críticos y monitoreo
 Es el conjunto de procesos tecnológicos que tienen como finalidad
la conservación de la leche respetando sus componentes y
estructura
• Eliminación de los microorganismos patógenos y esporas
• Inhibición de reacciones enzimáticas
• Aumentar la vida útil del producto
 Prevenir la transmisión de enfermedades
 Evitar el deterioro de los alimentos y otros materiales
 Impedir la contaminación en procesos industriales que requieren cultivos puros
I) MÉTODOS FISÍCOS
II) MÉTODOS QUÍMICOS
III) MÉTODOS BIOLÓGICOS
IV) OTROS MÉTODOS
II) MÉTODOS QUÍMICOS
III) MÉTODOS BIOLÓGICOS
IV) OTROS MÉTODOS
I) MÉTODOS FISÍCOS
Refrigeración
FRÍO
Congelación
Pasteurización
Esterilización
CALOR
Desecación parcial
Desecación parcial con edulcoración
Desecación extrema
1. FRÍO
A. Refrigeración
Aplicaciones en la leche

Retrasar la alteración

Inducir la cristalización de la grasa

Favorecer el desnatado espontáneo


Tanques de paleta
(predio) a 4°C
giratoria
Permutadores térmicos con
refrigerantes secundarios
(solución de CaCl2 20%)
1. FRÍO A. Refrigeración

10°C se enlentece el desarrollo de bacterias
lácticas

4°C se detiene
Enzimas PSICRÓTROFOS!!!
1. FRÍO B. Congelación

Punto de congelación Leche = - 0,54 °C

Se forman cristales de hielo puro y en consecuencia la leche restante se
concentra y el punto de congelación desciende más

Cuando la temperatura desciende por debajo de -23°C:
•
•
•
El producto permanece casi inalterable
No se produce la cristalización de la lactosa
Todavía puede desarrollarse la cristalización de las grasas

Se agregan las micelas de caseína (desmineralización)

Elevada concentración de azúcar mejor a la estabilidad

Agregación de los glóbulos grasos
FINAS CAPAS, RAPIDAMENTE y a TEMPERATURAS BAJAS
2. CALOR
A) TERMIZACIÓN
B) PASTEURIZACIÓN
C) ESTERILIZACIÓN
D) DESECACIÓN PARCIAL
E) DESECACIÓN PARCIAL MAS EDULCORACIÓN
F) DESECACIÓN EXTREMA
2. CALOR
NOMBRE
Temperatura/tiempo
Termización
60-69°C- 20 seg.
Destrucción de bacterias
(Psicrótrofas)
Pasteurización baja LTLT
63°C- 30 min.
Destrucción de
microorganismos patógenos y
algunos saprófitos
Pasteurización alta HTST
73°C- 15 seg.
Destrucción de
microorganismos patógenos y
algunos saprófitos
Esterilización
Clásica
110-120°C- 15 min.
UHT directo
UHT indirecto
135-150°C-2-8 seg. (140°C-5
min)
Destrucción de todos los
microorganismos incluyendo
las esporas
Destrucción de sistemas
enzimáticos
2. CALOR DESECACIÓN-DESHIDRATACIÓN
Método de conservación de alimentos que consiste en reducir a menos de 13% su
contenido de agua

DESECACIÓN vs. DESHIDRATACIÓN

DESECACIÓN PARCIAL
•

DESECACIÓN PARCIAL CON EDULCORACIÓN
•

Obtención de leche concentrada o evaporada
Obtención de leche condensada
DESECACIÓN EXTREMA
•
Obtención de leche en polvo
I) MÉTODOS FÍSICOS
III) MÉTODOS BIOLÓGICOS
IV) OTROS MÉTODOS
II) MÉTODOS QUÍMICOS
Azúcar
Sal
Reducen la Aw
Aumentan la presión osmótica
EtOH (Oxido de etileno)
Acción perjudicial sobre
los microorganismos
Dosis elevadas
Ácidos
Peróxido de hidrógeno (H2O2)
Ácido Bórico (prohibido)
Ácido Salicílico
Ácido Fluorhídrico
Oxigeno gaseoso
Se
utilizan
concentraciones
en
bajas
Presentan riesgos de toxicidad y
acumulación
Microorganismos anaerobios microaerófilos
I) MÉTODOS FÍSICOS
II) MÉTODOS QUÍMICOS
IV) OTROS MÉTODOS
III) MÉTODOS BIOLÓGICOS

Utilización de bacterias ácido lácticas (BAL)
• Disminución de pH y Competencia por sustrato
• Producción de peróxidos
• Producción de diacetil
• Producción de Bacteriocinas
Utilización de enzimas con poder inhibitorio: lisozima, activación del sistema
Lactoperoxidasa

I) MÉTODOS FISÍCOS
II) MÉTODOS QUÍMICOS
III) MÉTODOS BIOLÓGICOS
IV) OTROS MÉTODOS
1. Desacidificación:
Química : con Bicarbonato de sodio
Física: eléctrico con corriente continua
2. Antisépticos:
H2O2 Utilizado en Italia, en ROU prohibido
O2 : anaerobio/microaerófilos
3. Ultrasonido: (vibraciones 20000 ciclos/seg.)
Destruye 100% de E. coli y Salmonella
• Destruye parcialmente: Streptococcus, Brucella y M. Tuberculosis
•
•
Desventajas:
fraccionamiento de los glóbulos grasos
• modificaciones del estado físico de las
proteínas
•
IV) OTROS MÉTODOS
Esterilización de envases y superficies
contaminadas
λ 240 -280 nm
• Débil penetración
• Irradiación irregular
• En capa fina
• Produce modificación de las vitaminas
4. Luz Ultravioleta
5. Rayos ionizantes
Rayos X
Rayos γ
Rayos β
Producen formación de iones por arrancamiento de electrones a los
átomos de las moléculas
Actúan sobre: lípidos, proteínas y lactosa
Las principales razones por las que la leche se somete a un tratamiento térmico son:
1. Garantizar la salud de los consumidores
•
Destrucción de patógenos:
M. Tuberculosis, Coxiela burnetti, Staphylococcus
aureus,
Salmonella, Listeria monocytogenes y
Campylobacter jejuni
•
2. Prolongar la conservación
Destrucción de microorganismos alterantes y esporas
• Destrucción de las enzimas (nativas y microbianas)
•
3. Lograr propiedades específicas en el producto
•
Calentamiento de la leche antes de la evaporación
•
Inactivación de inhibidores bacterianos
•
Consistencia en el yogur
Muerte de las poblaciones microbianas y curvas de supervivencia

Muerte: pérdida irreversible de capacidad de reproducción en un medio
adecuado. También implica la destrucción celular

Proliferación: desarrollo y crecimiento de los microorganismos y por tanto
incremento de su población

Supervivencia: ni muerte ni proliferación (permanencia de microorganismos
inactivos o inhibidos)
FACTORES QUE AFECTAN EL CONTROL DE MICROORGANISMOS

Numero de microorganismos

Tipo de microorganismo

Estado físico del microorganismo

Tiempo de exposición

Temperatura

Condiciones ambientales locales
Cinética de los tratamientos térmicos
El estudio de la cinética de los tratamientos térmicos es necesario
para definir el comportamiento de los microorganismos frente al
tratamiento térmico en cada caso y a partir de ellos se calcula el
tiempo real de tratamiento para productos esterilizados o
pasterizados.
Cinética de los tratamientos térmicos

Estudio del Número de sobrevivientes
Si representamos gráficamente para una
Tª constante el nº de microorganismos que
permanecen viables, a escala logarítmica, en
función del tiempo, obtenemos la gráfica de
supervivencia o gráfica de termodestrucción:

Valor D: tiempo en minutos requerido para lograr una reducción decimal del
número de microorganismos (Muerte del 90% de los presentes)
Cinética de los tratamientos térmicos

Valor D
Cinética de los tratamientos térmicos

Valor Z
Si aumentamos la temperatura del tratamiento, el valor D
disminuye en forma logarítmica, tal como se indica:
z: Representa el número de grados
centígrados que es necesario elevar la
temperatura de tratamiento para reducir
el valor de D de un determinado
microorganismo a la décima parte.
Específico de cada microorganismo.
Por ejemplo z=10 Si aumentamos la
temperatura en 10 ºC reducimos el tiempo
del tratamiento térmico 10 veces.
Cinética de los tratamientos térmicos

Valor F
ENTONCES PODEMOS ESTABLECER:
el número de minutos necesarios para destruir un número conocido de
microorganismos a una temperatura determinada que se representa como valor F
Los dos valores z y F son suficientes para definir el comportamiento de los
microorganismos frente al tratamiento térmico en cada caso y a partir de ellos se
calcula el tiempo real de tratamiento para productos esterilizados o pasterizados.
En función de su intensidad , los tratamientos térmicos:
A) TERMIZACIÓN
A) PASTEURIZACIÓN
A) ESTERILIZACIÓN
A) TERMIZACIÓN
Tratamiento preliminar: se utiliza en casos en que no es posible pasteurizar y
procesar todo el volumen luego de la recepción y es necesario almacenarlo por hs
o días


Tratamiento térmico de menor intensidad de la pasteurización baja

60-69°C – 20 seg.

EN NINGUN CASO SUSTITUYE A LA PASTEURIZACIÓN

Su objetivo es destruir las bacterias (psicrótrofos)

Destruye las formas vegetativas bacterianas y no origina cambios irreversibles
• Microorganismos sensibles:
• Gram –, Psicrótrofos (formadoras de enzimas termoestables)

Debe de refrigerarse inmediatamente a 4ºC (evitar el crecimiento esporulados)

No se inactiva a la Fosfatasa Alcalina
B) PASTEURIZACIÓN
Proceso de calentamiento de la leche en un equipo adecuadamente diseñado y
operado a una temperatura suficientemente alta (menor a 100°C) y por un tiempo
específico como para destruir las bacterias patógenas más termorresistenes
presentes en la leche (M. tuberculosis)

Puede afirmarse que el proceso de pasteurización se realiza entre las curvas de
inactivación de las enzimas fosfatasa alcalina y lactoperoxidasa


Más usada para leche HTST 72°C durante 15 seg.
B) PASTEURIZACIÓN

63°C – 30 minutos.

Destruye:
microorganismos patógenos (M. tuberculosis se destruye a 63°C/6 min o 72°C/8 seg)
• todos mohos y levaduras y la mayoría de las formas vegetativas de las bacterias
•

No se modifica el flavor de la leche

Las bacterias termodúricas sobreviven
Las
proteínas del suero casi no se desnaturalizan

No afecta el glóbulo graso

Aglutinación por frío y las propiedades bacteriostáticas permanecen inalteradas

Oxidación de las vitaminas

Intensidad suficiente para inactivar la fosfatasa alcalina
1.
2.
3.
4.
Camisa calefactora
Tapa móvil
Agitador rotatorio
Soporte de
agitador
5. Termómetro
Sistema Continuo. La transferencia de calor se hace a través de un sistema
intercambio de calor (intercambiadores de placas, tubulares o de superficie rascada)


72ºC 15 segundos

El equipo principal constituido por:
SISTEMA DE PLACAS
•Zona
de precalentamiento (regenarcion calor)
•Zona
de pasteurización
•Zona
de refrigeración

PRINCIPALES COMPONENTES DE UN EQUIPO PASTEURIZADOR

tanque de balance

bomba de impulsión (o bomba de leche)

intercambiador (de placa, tubular, superf rascada)

mantenedor

equipo calentador de agua

dispositivo regulador de temperatura

Válvula dispersora de flujo
intercambiador de placa
Tanque de almacenamiento
Tanque regulador o balance
Bomba impulsora de leche
Regulador del flujo o gasto
Zona de
precalentamiento
Zona de pasteurización
Calentamiento por
regeneración
Sistema de retención
Válvula de desviación del flujo
Zona de refrigeración
Intercambiador de calor
regenerativo
Enfriado
Intercambiador de placa
Intercambiadores tubulares
C) ESTERILIZACIÓN
Objetivo: destrucción de todos los microorganismos, incluyendo las esporas
bacterianas.

Tratamiento térmico que asegura la destrucción total de todos los
microorganismos patógenos y no patógenos, en sus formas vegetativas y
esporuladas y la mayor parte de los sistemas enzimáticos causantes de la
alteración de la leche

Ventajas:
• No se necesita refrigeración
• Vida útil del producto elevada

C) Tipos de ESTERILIZACIÓN

Esterilización clásica: 110-120°C/20 min. Para productos envasados

Tratamiento UHT: (140°C/5seg) .
Produce menor daño térmico en la leche que la esterilización
convencional
•
UHT directo: la leche entra en contacto directo con el medio de
calentamiento (vapor)
UHT indirecto: entre la leche y el medio de calentamiento existe una
superficie de intercambio (mayor daño térmico)
D
I
R
E
C
T
O
Tanque de almacenamiento
Tanque de almacenamiento
Tanque regulador o balance
Tanque regulador o balance
Bomba de leche
Bomba de leche
Sección de precalentamiento
Alta presión con bomba de
desplazamiento
Inyección de vapor (140°C)
HOLDING (4-5´´)
Enfriado FLASH/ Vacío parcial
Bomba centrífuga
Homogenización aséptica
Enfriado
I
N
D
I
R
E
C
T
O
Sección regenerativa (75°C)*
Enfriado
Homogenización no aséptica
Calentamiento indirecto
(intercambio de calor) 137°C
HOLDING (4´´)
Preenfriado
Enfriado final
Tanque aséptico
Envase aséptico
D
I
R
E
C
T
O
I
N
D
I
R
E
C
T
O
TRATAMIENTOS PRELIMINARES
Termización
63-65°C/ 15seg.
Calentamiento preliminar
Pasteurización en Batch
63°C/30 min
Método de Pasteur
TRATAMIENTOS DISTRIBUCIÓN EN FRÍO
Pasteurización HTST
72°C-75°C/15-20 seg.
LECHE
Pasteurización HTST
85°C-90°C/2.5 seg
CREMA
Pasteurización HTST
90-120°C/1-2 seg
LECHE FERMENTADA
TRATAMIENTOS PARA ALIMENTOS LARGA VIDA
Pasteurización jugos
85°C-120°C/15-30 seg.
Distribución a temperatura
ambiente
UHT
135°C-150°C/4-5 seg
Distribución a temperatura
ambiente
Esterilización clásica
116°C/20 min.
Distribución a temperatura
ambiente

Protección del producto frente a agentes externos

Permitir la distribución eficiente del alimento (fraccionarlas en unidades de fác
manejo)

Garantizar una determinada cantidad de producto

Reducir el deterioro del alimento y los desperdicios del mismo

Mantener la higiene del producto

Mostrar información del producto

Envases laminados
De afuera hacia adentro:
•
Polietileno: impermeabiliza y protege a los alimentos de la humedad atmosférica
externa
•
Cartón : le da forma, estabilidad y rigidez. Donde se realizan las impresiones
•
Polietileno: adhesión entre el cartón y el aluminio
•
Aluminio: impedir paso de luz y el oxigeno (capa más importante del envase)
•
Polietileno: optimiza la adhesión del aluminio
•
Polietileno: previene el contacto del producto con las otras capas
Tetra brix aseptic
Tetra prisma aseptic
Tetra fino aseptic
1. Intensidad de calentamiento
2. Control de la recontaminación
3. Limpieza y desinfección del equipo
2. Control de la recontaminación
3. Limpieza y desinfección del equipo
Durante el proceso:
Tiempo
Temperatura:
válvula de desviación de flujo
Luego del proceso:
INDICADORES DE DAÑO TÉRMICO
Indicadores tipo I: Degradación / inactivación
enzimas
proteínas del suero
Indicadores tipo II:
Formación productos “nuevos” ejemplo: LACTULOSA
1. Intensidad de calentamiento
3, Limpieza y desinfección del equipo

Cuidar fugas en los intercambiadores de calor (juntas)

Limpieza de la máquina

Equipo directamente conectado con la envasadora aséptica
1. Intensidad de calentamiento
2. Control de la recontaminación
Las bacterias pueden crecer en el equipo de calentamiento (tanques de
regulación)


Microorganismos que pueden crecer:
•Bacillus stearotermophilus
•B. coagulans
En la sección
microorganismos

de
regeneración

BIOFILM
(frío,
calor)
pueden
crecer
muchos
Objetivo: cumplir la destrucción térmica de las formas vegetativas de los
microorganismos patógenos


Métodos de monitorización o vigilancia para:
• asegurar la disponibilidad de operarios adecuadamente capacitados
• comprobar las condiciones del equipo de una forma regular y rutinaria
• comprobar la temperatura de la leche durante el mantenimiento y
después del enfriamiento

Comprobación y verificación del sistema
exámenes periódicos y mantenimiento de la planta
por los fabricantes
• exámenes de los registros de temperatura
• Test de la fosfatasa alcalina
•
Amiot, J. 1991. Ciencia y tecnología de la leche. Editorial Acribia. Zaragoza,
España. Pp. 21 – 32.
Alais C. (1985) Ciencia de la leche. Editorial Reverté, S.A. Barcelona.
Tetrapak - Dairy Processing Handbook. Capítulos 10 y 11.
Varnam A. y Shuterland JP. Milk and Milk products. Technology, cheremistry
and microbiology. Ed. Acribia, Zaragosa España. (1994)
Walstra, P, Geurts T, Noomen A, Jellema. Ciencia de la leche y tecnología de
los productos lácteos. Ed. Acribia. Zaragosa, España. (2001)