Evaluación de tratamiento térmico en alimentos envasados

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.
Introducción
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.
Referencias
• Código Internacional Recomendado de Prácticas de
Higiene para Alimentos de Baja Acidez y Alimentos
Acidificados Envasados - Cac/Rcp 23-1979 (CodexFAO/OMS)
• Alimentos de Baja Acidez Procesados Térmicamente y
Empacados en Envases Sellados Herméticamente 21 Cfrparte 113 (FDA-USA)
• Código de Practicas de Higiene para la Elaboración de
Espárragos en Conservas. R.M.N 536-97-SA/DM DigesaPerú
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)
Definiciones Importantes
• 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.
PASTEURIZACION
100
50
90
40
80
70
Pu
°C
30
60
20
50
40
10
30
20
20/ 05/ 09 15: 54
20/ 05/ 09 16: 04
20/ 05/ 09 16: 14
Reading
M 3T10810- °C
M 3T11733- °C
M 3T15306- Pu
M 3T16047- Pu
M 3T13046- °C
M 3T15306- °C
M 3T16047- °C
M 3T10810- Pu
M 3T11733- Pu
M 3T13046- Pu
20/ 05/ 09 16: 24
0
Definiciones Importantes
• 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.
ESTERILIZACION
20
120
110
100
15
90
10
70
60
50
5
40
30
20
16/ 04/ 09 17: 34
16/ 04/ 09 17: 54
16/ 04/ 09 18: 14
16/ 04/ 09 18: 34
Reading
M 3T10810- °C
M 3T13046- °C
M 3T18631- Fo
M 3T20870- Fo
M 3T17217- °C
M 3T18631- °C
M 3T20870- °C
M 3T10810- Fo
M 3T13046- Fo
M 3T17217- Fo
16/ 04/ 09 18: 54
0
Fo
°C
80
Microorganismos
• 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.)
12
Microorganismos que causan deterioro en alimentos
Bacterias
Microorganismos más problemáticos en
el procesamiento de alimentos.
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.
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.
Mohos
– Bajo condiciones favorables de
humedad, aire y temperatura,
crecen en casi todos los
alimentos.
– 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.
– 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.
Levaduras
– Asociadas a
líquidos
que
azúcares y ácidos.
alimentos
contienen
– Son más tolerantes al frío que
al calor.
– Se adaptan a condiciones
adversas como acidez y
deshidratación. La mayoría son
destruidas a 77º C.
– No representan un problema
de salud pública.
– El deterioro por levaduras
resulta
de
un
mal
procesamiento térmico o de la
contaminación posproceso.
Bacterias patógenas en alimentos
Bacteria responsable
Staphylococcus aureus
Salmonella
Clostridium perfringens
Clostridium botulinum
Vibrio parahaemolyticus
Bacillus cereus
Listeria monocytogenes
Campylobacter jejuni
Versinia enterocolitica
Tipos de alimentos
Carne y ensaladas a base de
hidrobiológicos, comidas con alto
contenido de sal
Alimentos altos en proteínas: carne, aves,
pescado y huevos
Preparaciones de carnes y aves, salsas y
aderezos
Envasados artesanalmente
Hidrobiológicos crudos y cocidos
Alimentos que contienen almidón
Leche, quesos suaves y vegetales
fertilizados con abono
Carne, aves, leche y hongos
Leche, tofu y cerdo
Bacterial Food Poisoning - Al B. Wagner, Jr.
14
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.
15
• 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.
Tipo de toxina
I
A, B, F
Óptima
Mínima
35-40
12
Clostridium botulinum
II
III
IV
B, E, F
C, D
G
Temperatura de crecimiento (°C)
18-25
40
37
3.3
15
C. baritii
F
C. butyricum
E
30-37
30-45
10
16
Condiciones relacionadas con el crecimiento del Clostridium botulinum
Factor
Temperatura
pH
(indicador
de
acidez o alcalinidad)
Condiciones favorables para la Condiciones que inhiben su desarrollo
reproducción y producción de
esporas
– 27 a 38º C (mesófilas).
– Es necesario aplicar temperaturas
– Algunos tipos crecen entre los
mayores de 121º C.
14º C y los 20º C (psicrófilas), y
– La toxina letal generada por el
otros a 40º C.
microorganismo no es resistente al
– Cierto tipo de esporas resisten
calor, por lo que se destruye a 100º C.
10 horas en agua a 100º C.
– 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 a) Mayor de 0.93.
agua)
Agua libre en el
alimento
disponible
para las necesidades
metabólicas
del
microorganismo
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
b) Menor de 7% de concentración
una Aw de 0.93.
salina.
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
Penetración de Calor
El objetivo del estudio
de penetración de calor
es determinar la
posición del punto frío
en el material
(alimento)
Temperatura de
Cámara
121oC
–y –
alcanzar el proceso
deseado
temperatura/tiempo
Material
Temperatura ????
Cámara de Calentamiento
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
Calor por Convección

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
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
Cámara de Calentamiento
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
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.
Penetración de Calor



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

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
Autoclaves
121.0oC
120.0oC
Otras Aplicaciones

Control de Proceso

Validación

Establecimiento del
Proceso e Investigación
y Desarrollo
Tratamiento Térmico de Conservas
Tipos de
Alimentos
Nivel de
Acidez
Microorganis
mos
Relevantes
Alimentos
Acidificados
pH < a
4.6
Mohos,
levaduras
Alimentos de pH ≥ 4.6
Baja Acidez
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
Factores Críticos

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.
Desviaciones del Proceso Programado
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
Tratamiento Térmico de Conservas
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.
TEMPERATURA °F
Temperatura de
proceso
Velocidad de calentamiento
de autoclave
Velocidad de
calentamiento
del producto
TIEMPO (minutos)
Instrumentos de Medición
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
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.
53
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.
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 :
Discontinuas
 Estáticas
 con agitación
Autoclave
De acuerdo a la forma de cargar y manipular el producto
envasado pueden ser :
Continuas
 Hidrostáticas
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
Muchas Gracias !!!
Paola Cueva
MSc. Food Production Management
[email protected]
www.sulabsa.com