See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/264933994 METODOS DE ESTIMACION DE LA VIDA UTIL DE LOS ALIMENTOS Conference Paper · May 2013 DOI: 10.13140/RG.2.1.1159.9840 CITATIONS READS 0 13,624 1 author: Margarita Nuñez de Villavicencio Instituto de Investigaciones para la Industria Alimenticia, La Habana, Cuba 224 PUBLICATIONS 159 CITATIONS SEE PROFILE Some of the authors of this publication are also working on these related projects: Development of restructured meat products View project Desarrollo de nuevos productos para la industria láctea View project All content following this page was uploaded by Margarita Nuñez de Villavicencio on 09 September 2015. The user has requested enhancement of the downloaded file. MSc. Margarita Nuñez de Villavicencio Ferrer Dpto. Matemática Aplicada Instituto de Investigaciones para la Industria Alimenticia Carretera al Guatao km 3 ½, La Lisa, La Habana, Cuba E-mail: [email protected] • Las regulaciones nacionales e internacionales son cada vez más exigentes, tanto desde el punto de vista higiénico sanitario como de calidad, nutricionales y funcionales. • Obligatorio cumplimiento la declaración en la etiqueta del tiempo de vida útil o durabilidad, garantizando que durante este tiempo, cumplan con los requerimientos de calidad establecidos para cada producto en particular. • La determinación inadecuada y por tanto el establecimiento erróneo de la vida útil conducirá, frecuentemente, a insatisfacciones y quejas de los consumidores que en el mejor de los casos afectará la aceptación y las ventas de los productos. • En el peor de los casos, puede traer como consecuencia una nutrición inadecuada o incluso la aparición de enfermedades trasmitidas por los alimentos. Un alimento es un sistema activo fisicoquímico y biológico complejo, y su calidad es un estado dinámico que decrece con el tiempo. Para la mayoría de los alimentos y bebidas habrá una longitud de tiempo finita antes de que el producto se torne inaceptable. "Vida útil o durabilidad es el período de tiempo durante el cual el alimento se conserva apto para el consumo desde el punto de vista sanitario y mantiene características sensoriales, físico-químicas, nutricionales y funcionales por encima de un grado límite de calidad, previamente establecido como aceptable". VÍAS DE DETERIORO TÉCNICAS DE CARACTERIZACIÓN ANÁLISIS PRELIMINAR DEL SISTEMA PRODUCTO ENVASE AMBIENTE CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO Y CONDICIONES DE ALMACENAMIENTO MÉTODO DE ESTIMACIÓN TIEMPO DE VIDA DE LAS UNIDADES EXPERIMENTALES ENSAYOS DE ALMACENAMIENTO Y CARACTERIZACIÓN APLICACIÓN DE LA TÉCNICA DE ESTIMACIÓN ADECUADA VIDA ÚTIL DISEÑO EXPERIMENTAL DISTRIBUCIONES TEMPORALES DE MAGNITUDES FÍSICO QUÍMICAS Y/O MICROBIOLÓGICAS Condiciones de almacenamiento • • • • Propiedades del envase • Material • Permeabilidad • Resistencia mecánica Características del producto • • • • • Temperatura Humedad Relativa Oxígeno Luz Físico químicas Microbiológicas Sensoriales Nutricionales Funcionales Perecederos: deterioro microbiológico y/o enzimático, tienen una vida útil de hasta 30 días, bajo condiciones específicas de envasado y almacenamiento, deben mantenerse a temperaturas de refrigeración o congelación. Semiperecederos: vida útil de 30 a 90 días, contienen inhibidores naturales o han recibido un tratamiento mínimo de preservación que les proporcionan tolerancia a las condiciones ambientales y al abuso durante la distribución Poco perecederos, estables a temperatura ambiente o de larga duración, vida útil de varios meses hasta años. Algunos alimentos “naturales” como granos de cereal y nueces o semillas, y algunos productos de confitería. Los productos procesados preservados por esterilización, métodos químicos, deshidratación, y/o envasado adecuado. Cualquier característica que pueda ser relacionada con su conveniencia para el consumo debe ser considerada como candidata potencial. Deben establecerse claramente Índices de deterioro: mediciones químicas, físicas, sensoriales o microbiológicas que pueden usarse reproduciblemente para evaluar los cambios que ocurren. Índices de fallo: atributos de calidad que indican que el alimento ya no es aceptable para el consumidor. Criterios de fallo teniendo en cuenta los límites de aceptación o tolerancia. Físico-químicas, Nutricionales, Funcionales y Microbiológicas Se emplearán las técnicas analíticas estándares para la determinación de las características de interés. Límites de aceptación. Sensoriales: Jueces entrenados: escalas de puntuación estructuradas o no, aceptación/rechazo Consumidores: aceptación/rechazo, no utilizar escalas hedónicas o afectivas. Estudios de vida útil o análisis de tiempo de vida (Métodos probabilísticos). El interés fundamental es el tiempo de fallo de un producto La vida útil del producto se considera como una magnitud aleatoria dependiente de muchos factores, la mayoría de los cuáles pueden ser incontrolables. Se describe mediante un modelo probabilístico), en el que se supone que los tiempos de vida de las unidades siguen una ley de distribución de probabilidad previamente seleccionada Estimando los parámetros de dicha distribución, se puede inferir estadísticamente el tiempo de vida útil o durabilidad. Estudios de estabilidad. Estudiar el comportamiento de una o varias características del producto durante el tiempo, que pueden modelarse para determinar relaciones matemáticas determinísticas o empíricas cuyos parámetros se correspondan con los factores involucrados en el deterioro. El tiempo de vida útil puede estimarse definiendo un valor de aceptabilidad para la característica analizada. Paso preliminar con el objetivo de obtener estimaciones de las tiempos de fallo, que pueden emplearse para proceder con un análisis de tiempos de vida Objetivo del estudio. Duración del estudio. Selección de los tiempos de muestreo Unidades experimentales, selección de muestras representativas y número de muestras necesarias. Experimentos simples o Estimar la vida útil de un producto empíricamente, establecer un estimado de la vida útil del producto junto con una medida de la incertidumbre de la estimación. Experimentos comparativos o Comparar las condiciones o estimar el efecto de un conjunto de factores sobre la vida útil de un producto. Estudios de estabilidad ○ Modelar el comportamiento de una o varias características del producto durante el tiempo para determinar relaciones matemáticas que se correspondan con los factores involucrados en el deterioro. Este enfoque reconoce la naturaleza física, química y biológica del deterioro de la calidad. Duración del estudio Selección de los tiempos de muestreo: diseños escalonado y completamente escalonado Las muestras deben ser tan representativas de la variabilidad como sea posible. Debe integrarse la máxima variabilidad relevante de la producción ya que esta definirá el alcance del estudio. El tamaño de muestra, este debe ser suficientemente grande para producir información útil y suficientemente pequeño para ser práctico. Esta es la etapa central del estudio, en ella se obtendrá la información necesaria para la determinación de la vida útil o durabilidad del producto Como resultado de esta etapa debe obtenerse un registro para cada muestra de cada lote, del tiempo al que fue analizada, si la muestra fue rechazada, o la magnitud de las características físicoquímicas, sensoriales o microbiológicas. Asumir distribución de Weibull Estimar parámetros Prueba de bondad de Ajsute Kolmogorov - Smirnov Asumir otra función de distribución No Se ajusta a la función de distribución Se probaron todas las distribuciones posibles No Si Si Estimación de Máxima verosimilitud de: Más de 10 fallos detectados Si No Estimación por Mínimos cuadrados de: Estimación no paramétrica Kaplan Meier de: Parámetros e intervalos de confianza Percentil e intervalos de confianza al nivel de significación deseado VIDA UTIL Selección de las posibles vias de deterioro y de las reacciones químicas relacionadas Estudio de la composición del producto, las características del envase y las condiciones de transportación Caracterización cinética de las reacciones de deteriro Selección del valor límite para la característica Modelo de predicción VIDA UTIL Valores límites de macro y micro nutrientes, sustancias químicas indeseables y magnitudes físico químicas relacionadas con la calidad Atributos sensoriales relacionados con la característica seleccionada Normas y especificaciones de calidad Los estudios o pruebas de almacenamiento o vida útil acelerados (ASLT) se refieren a cualquier método que sea capaz de evaluar la estabilidad del producto, basado en los datos que se obtienen en un en un período de tiempo significativamente más corto que el período de vida útil real del producto. Son aplicables a cualquier proceso de deterioro químico, físico, bioquímico, microbiológico e incluso sensorial que tenga un modelo cinético válido. El método más común para las ASLT es la aproximación por el modelo cinético. Para un grado de deterioro dado y el orden de la reacción, la constante de velocidad es inversamente proporcional al tiempo en alcanzar algún grado de pérdida de calidad. 𝑄10 𝑉𝑈𝑇 = 𝑉𝑈𝑇+10 Ecuación de B.E.T. 𝑋 𝐶𝑎𝑤 = 𝑋𝑚 1 − 𝑎𝑤 1 + 𝐶 − 1 𝑎𝑤 Donde: X es el contenido de humedad en g H2O/g materia seca, Xm fracción de masa de agua en el material equivalente a una capa unimolecular de agua cubriendo la superficie de cada partícula. C constante a temperatura constante y relacionada al calor de adsorción de agua en las partículas, dependiente de la temperatura. Ecuación de G.A.B. 𝑋= 𝑋𝑚 𝐶𝐾𝑎𝑤 1 − 𝐾𝑎𝑤 1 − 𝐾𝑎𝑤 + 𝐶𝐾𝑎𝑤 Donde: X X0 C K contenido de humedad en una base seca contenido de humedad en base seca, equivalente a una capa monomolecular de agua. constante de Guggenheim, está relacionada al calor de adsorción de agua en las partículas, dependiente de la temperatura. constante de corrección para la diferencia en propiedades de adsorber agua relativa a agua líquida, dependiente de la temperatura. Es necesario un conocimiento exacto de la ecología microbiana durante el almacenamiento. Los modelos predictivos son expresiones matemáticas que describen el crecimiento, la supervivencia, inactivación o procesos bioquímicos de un microorganismo. Los modelos primarios describen los cambios que sufren los conteos microbianos en el tiempo bajo condiciones ambientales particulares. Los modelos secundarios describen la respuesta de uno o más parámetros del modelo primario al variar las condiciones ambientales (pH, aw, temperatura). Los modelos terciarios son softwares o bases de datos que aplican modelos primarios y secundarios incorporando variables como la temperatura, aw o el pH. Identificación y aislamiento de los microorganismos alterantes predominantes Estudio de la composición del producto, características del envase, condiciones de almacenamiento, etc. Ajuste a modelos primarios y estimación de parámetros de la curva de crecimiento in vitro en condiciones constantes Selección del o los modelos de mejor ajuste Ajuste a modelos secundarios in vitro y estimación del efecto de condiciones ambientales (temperatura, pH, aw) Selección de los valores límites de aceptación Validación del o los modelos en el producto Vida útil Normas o especificaciones de calidad nacionales e internacionales 𝑁 = 𝑁0 𝑒 𝑘𝑡 Monod MonodHinshelwood Gompertz Modificada de Gompertz log 𝑁𝑠 − log 𝑁0 𝑡𝑠 = 𝑇𝑔 log 2 𝑌 = 𝐴 + 𝐶 exp − exp −𝐵 𝑡 − 𝑀 𝜇𝑚 𝑒 𝑌 = 𝐴 exp − exp − exp −𝑡 +1 𝐴 Logístico sigmoidal 𝐴+𝐶 𝑦= 1 + exp −𝐵 𝑡 − 𝑀 Baranyi 𝑦= 𝐴+𝐶 1 + exp −𝐵 𝑡 − 𝑀 Arrhenius Belehradek o raíz cuadrada Extendido Modificado Modificado Tipo Arrhenius modificada ln 𝜇 = ln 𝐴 − 𝐸𝑎 𝑅𝑇 𝑘 = 𝑏 𝑇 − 𝑇𝑚𝑖𝑛 𝑘 = 𝑏 𝑇 − 𝑇𝑚𝑖𝑛 1 − exp 𝑐 𝑇 − 𝑇𝑚𝑎𝑥 𝑘 = 𝑏 𝑇 − 𝑇𝑚𝑖𝑛 𝑘 = 𝑏 𝑇 − 𝑇𝑚𝑖𝑛 𝑎𝑤 − 𝑎𝑤𝑚𝑖𝑛 𝑎𝑤 − 𝑎𝑤𝑚𝑖𝑛 𝑝𝐻 − 𝑝𝐻𝑚𝑖𝑛 𝐶1 𝐶2 ln 𝑘 = 𝐶0 + + 2 + 𝐶3 𝑎𝑤 + 𝐶4 𝑎𝑤 2 𝑇 𝑇 Softwares o bases de datos que aplican modelos primarios y secundarios. Food MicroModel Pathogen Modeling Program (PMP) ComBase Forecast Food Spoilage Predictor o Pseudomonas Predictor Seafood Spoilage Predictor (SSPERH CALCTM Los modelos desarrollados se deben validar en condiciones reales. En la validación, debe ponerse el mayor énfasis en el uso práctico de los modelos, la implementación de un modelo u otro dependerá de la aprobación industrial y estará basado en las situaciones que se asemejen a la práctica normal. Los usuarios de modelos específicos deben estar conscientes del límite del modelo y entender si es pertinente o no su uso bajo determinadas condiciones. View publication stats
