7.- Penetración de calor.

Transcripción

1 VALIDACIÓN PROCESOS TÉRMICOS Y REQUISITOS TÉCNICOS PARA LA EXPORTACIÓN A EEUU. La inactivación microbiológica en las conservas, que garantiza la seguridad alimentaria y la vida útil del producto, se consigue, en este caso por aplicación de calor al envase hermético. Para validar un tratamiento habrá que estudiar como penetra el calor en el producto..- Selección de tratamiento térmico: PARA QUE UN PROCESO DE ESTERILIZACIÓN SEA CORRECTO, ES PRECISO QUE EN EL PUNTO MÁS FRIO DEL ENVASE COLOCADO EN EL LUGAR MÁS DESFAVORABLE DEL AUTOCLAVE, SE ALCANCE EL VALOR DE ESTERILIZACIÓN F 0 PREFIJADO. 1

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4 .- ESTUDIOS DE PENETRACIÓN DE CALOR: i.- FACTORES QUE AFECTAN A LA PENETRACIÓN DE CALOR. ii.- PENETRACIÓN DE CALOR:.- MECANISMOS DE TRANSMISIÓN DE CALOR..- LOCALIZACIÓN DE LA ZONA CRÍTICA EN EL ENVASE..- Factores que afectan a la penetración de calor:.- Naturaleza del producto..- Material del envase..- Forma del envase..- Capacidad..- Características del líquido de gobierno..- Disposición del envase..- Ubicación del envase..- Proporción sólido-líquido de gobierno..-diferencias de temperatura entre el envase y el esterilizador..- Relación tiempo/temperatura..- Temperatura inicial..- Naturaleza del producto: La consistencia del producto es fundamental ya que determina el mecanismo de transmisión, convección o conducción, mezcla, evolución durante el proceso... 4

5 .- Material del envase: A igual capacidad y forma del envase la transmisión de calor a través de la pared de los envases metálicos requiere un 25 % menos de tiempo en el tratamiento térmico que en el caso de envases de vidrio..- Forma del envase. La penetración es más rápida en aquellos envases en los que la superficie de exposición al fluido calefactor es mayor..- Capacidad del envase. El tiempo de esterilización, en principio, será mayor cuanto mayor sea la capacidad del envase. 5

6 .- Características del líquido de gobierno: Cuanta mayor es la viscosidad menor la velocidad de transmisión, la presencia de almidones, azucares (ºBrix) y otras sustancias, disminuye la velocidad de transmisión de calor. Disposición del envase: La velocidad de transmisión de calor depende de si los envases se colocan verticalmente o al azar, si se colocan separadores o no, si se colocan en columna o en racimo. 6

7 .- Proporción sólido-líquido de gobierno: Fundamental cuando son posibles corrientes de convección. Es importante controlar la dosificadora de sólidos..- Diferencia de temperatura entre envase y equipo térmico. Cuanta mayor es la diferencia entre las temperaturas del pasteurizador y la del interior del envase más rápida es la transmisión de calor..- Relación tiempo/temperatura: Cualquier tratamiento térmico viene determinado por esta pareja de parámetros. En ocasiones se eligen temperaturas altas y tiempos cortos y en otras ocasiones temperaturas bajas y tiempos más largos. TEMPERATURA TIEMPO

8 /05/ Temperatura inicial del producto: A la hora de determinar un tratamiento térmico, éste se fija respecto a la mínima temperatura a la que el producto entra en el autoclave. Este punto es todavía más importante en el caso de una transmisión de calor por conducción. 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 Series1 Series2 Series3 Series4 20,0 0, Series1 Series2 Series3 Series Colocación del producto en el envase: Dependiendo de la colocación del producto en el interior del envase, la penetración de calor puede verse afectada. 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 Series1 Series2 Series3 Series4 20,0 0,

9 .- Método de llenado de los envases:.- Llenado manual..- Llenadora volumétrica..- Llenadora rotativa..- Llenadora vibracional. Dependiendo del método de llenado, la parte sólida puede quedar más apelmazada en el fondo del envase, por lo que el punto frío se desplazaría en esa dirección. También es fundamental la exactitud en el peso escurrido de llenado. Posibilidad de llenado por vacío. Fondo Centro.- Tamaño de producto: (entero, cubitos). En el caso de productos enteros, suele ser normal que haya una mejor penetración de calor que en los mismos cubitados, laminados ya que en estos últimos se produce un apelmazamiento mayor. 9

10 120.- Tomate entero RO-4250: Series1 Series2 Series3 Series :27:52 9:30:52 9:33:52 9:36:52 9:39:52 9:42:52 9:45:52 9:48:52 9:51:52 9:54:52 9:57:52 10:00:52 10:03:52 10:06:52 10:09:52 10:12:52 10:15:52 10:18:52 10:21:52 10:24:52 10:27:52 10:30:52 10:33:52 10:36:52 10:39:52 10:42:52 10:45:52 10:48:52 10:51:52 10:54:52 10:57:52 11:00:52 11:03:52 11:06:52 11:09:52 11:12:52 11:15:52 11:18:52 11:21: Tomate cubitado RO-4250: Series1 Series2 Series3 Series Tomate entero RO-425: Series1 Series2 Series3 Series

11 /05/ Tomate cubitado RO-425: Series1 Series2 Series3 Series Para garantizar la esterilidad de una conserva es preciso estudiar la transmisión de calor en el punto más frío. Para determinar el punto más frío hay que tener en cuenta la colocación del envase y sobretodo el mecanismo de penetración de calor: convección y/o conducción. 11

12 i.- Conducción: se presenta en alimentos sólidos o muy viscosos. (mermeladas, productos cárnicos o marinos, cremas,...). Es un mecanismo lento, dependiendo la velocidad de transmisión de la diferencia de temperatura entre el autoclave y el producto. Este mecanismo obliga a un sobrecalentamiento del producto en contacto con el envase. Q=k*A*AT/x Q:Cantidad de calor transferida. x: Espesor de producto. A: Área de transmisión. AT: Diferencia de Tª entre el interior y el exterior del envase ii.- Convección: se presenta en alimentos con gran contenido líquido. Este mecanismo conlleva la formación de corrientes dentro del envase. La transmisión de calor es rápida y la degradación del alimento mínima. 12

13 En la práctica se presenta una participación conjunta de ambos mecanismos de transmisión de calor. En algunos casos el producto evoluciona desde la convección a la conducción, por ejemplo legumbres y productos con adición de almidones. Q=U*A*AT Q:Cantidad de calor transferida. U: Coeficiente de transmisión. A: Área de transmisión. AT: Diferencia de Tª entre el interior y el exterior del envase Se da este nombre a la zona del envase donde la probabilidad de supervivencia de los microorganismos es mayor. Si la transmisión de calor es por conducción el punto más frío del envase es el centro geométrico. Si la transmisión de calor es por convección el punto más frío del envase es la parte inferior del envase en un punto situado próximo al eje longitudinal aproximadamente a 1/3 de la altura del envase. 13

14 No obstante dependiendo de la geometría del envase y de la evolución del producto es preciso localizar puntos alternativos. En el punto más frío del envase colocaremos las sondas del termorregistrador y mediremos la temperatura minuto a minuto, obteniendo una gráfica calentamiento-enfriamiento. Cuando la formulación incluye almidones, dependiendo de su temperatura de acción, se producirá un paso de la transmisión por convección a la conducción. Un caso similar es el de productos que se hidratan durante el tratamiento térmico. En este caso el punto frío del envase se va desplazando desde el tercio inferior hacia el centro geométrico 14

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16 Para calcular el tiempo de permanencia en el autoclave a partir de estos datos, podríamos considerar que el tratamiento global está formado por tratamientos individuales de un minuto de duración alatemperatura que indique la gráfica; así para cada minuto (Fo) i =10 ((121.1-T)/10.0) ;Fo= (Fo) i i.-higiene en las empresas: tanto de las máquinas en contacto con los alimentos (cortadoras, escaldadores, arrastradores, empacador as, dosificadoras,...), como del personal. Implantación de prerequisitos: Limpieza y desinfección. Control de plagas. Formación manipuladores. Control de agua. Mantenimiento de registros de los puntos críticos. APPCC. 16

17 ii.- Materia prima: En su caso es preciso mantener la cadena de frío, almacenarla adecuadamente, vigilar su calidad,... BE 4ºC aerobios 10 log UFC/gramo media tiempo(dias) ii.- Materia prima: En el caso de envases, es preciso realizar:.- un lavado o soplado..- Control de la recepción..- Comprobación de especificaciones. iii.-selección y lavado: Es preciso retirar la materia prima que presente algún daño que pueda repercutir en un aumento de la contaminación inicial. iv.- Elaboración rápida de la materia prima: Debe procurarse que las diferentes fases del proceso se realicen de manera continua. La retención de producto puede llevar consigo un aumento en la contaminación inicial. 17

18 v.- Llenado de envases: Un llenado excesivo dificulta la penetración de calor y puede causar deformaciones en los envases. vi.- Vacío en el espacio de cabeza: Garantiza la reducción del contenido en oxígeno, asegurando la mejor conservación del producto y del envase ya que reduce la posible corrosión. v.- Llenado de envases: Un llenado excesivo dificulta la penetración de calor y puede causar deformaciones en los envases. vi.- Vacío en el espacio de cabeza: Garantiza la reducción del contenido en oxígeno, asegurando la mejor conservación del producto y del envase ya que reduce la posible corrosión. 18

19 vii.- Temperatura de cerrado: los baremos de esterilización se fijan en base a la temperatura inicial con la que el producto entra en el autoclave..- Precauciones previas para una esterilización eficaz: viii.- Acidificación: los producto s con ph pueden ser tratados térmicamente a temperaturas por debajo de los 100 ºC. Debe ser escrupulosamente controlada. ix.-.retención de los envases antes del cierre: dicha retención da lugar a sobrecocciones, aparición de sabores extraños, aumento del recuento microbiano, pérdida de temperatura, pérdida de vacío. 19

20 x.- Cerrado hermético del envase: es inherente a la definición de conserva el hecho de garantizar la hermeticidad del cierre..- Envases metálicos: 1.- Examen visual del perímetro de cierre para detectar fallos. 2.- Medidas externas del cierre: altura de cubeta, espesor de cierre, altura de cierre. 3.- Medidas internas del cierre: gancho de cuerpo, gancho de tapa, espesor de hojalata. Dimensiones básicas de un cierre: Si un cierre presenta un punto fuera de medida la hermeticidad se encuentra en entredicho. El proceso de esterilización no hará sino acentuar la debilidad del cierre. 20

21 .- Envases de vidrio: 1.- Medida de suspensión: 2.- Medida de seguridad: xi.- Reducir a lo mínimo el tiempo de espera una vez el envase está cerrado hasta el comienzo de la esterilización. xii.- Posición de los envases durante la esterilización: éstos deben colocarse de manera que permitan la libre circulación del vapor o del agua. xiii.- Tiempo de calentamiento: es preciso que cuando el autoclave comienza a descontar los minutos de estabilización, los envases se encuentren a la mínima temperatura exigida para lograr la esterilización comercial. Dependiendo de la naturaleza del producto es preciso conocer si el producto reacciona mejor con calentamientos lentos o rápidos. 21

22 Prestar especial atención al hecho de que si se diseña un calentamiento rápido, el tratamiento térmico presentará diferencias si se carga el autoclave por completo o si se introducen pocos envases. xiv.- Manejo de autoclaves: la aplicación correcta de los baremos de esterilización exige un conocimiento preciso del autoclave y su manejo. El operario debe conocer tanto el funcionamiento del equipo como la importancia de cada uno de los pasos a seguir. xv.- Controlar los parámetros de temperatura, tiempo y presión durante las tres fases del ciclo térmico. Temperatura y tiempo son fundamentales, pero también la contrapresión, ya que en embases flexibles y semiflexibles se producen daños mecánicos llegando incluso a eliminar la hermeticidad del sellado. 22

23 xvi.- Enfriamiento de los envases: Después de la esterilización los envases deben ser enfriados hasta unos 40 ºC, temperatura a la cual se seca el agua que queda en torno al cierre tanto en envases metálicos como de vidrio y por otro lado detenemos el crecimiento termófilo. Este enfriamiento debe realizarse lo más rápidamente posible, ya que una vez se ha alcanzado el valor de esterilización buscado, todo el tiempo que nuestra conserva se encuentra en el rango de temperaturas entre ºC estamos perdiendo cualidades organolépticas. Es preciso prestar especial atención a la contrapresión de enfriamiento en autoclaves en los que una brusca caída de la presión puede provocar la aparición de picos en el perímetro de la tapas y/o salida de producto, con la consiguiente contaminación mesófila si el cierre se encuentra al límite. 23

24 Este problema es especialmente importante en autoclaves verticales que esterilizan con vapor, ya que en el momento en el que se introduce el agua de enfriamiento se pierde la presión que ofrecía el vapor y es preciso suplirla con aporte de aire comprimido. La mejor precaución para realizar una esterilización eficaz es cumplir rigurósamente con el plan de trabajo establecido, sin realizar ninguna modificación que, por inocente que pueda parecer en principio, puede generar incertidumbre ante la seguridad alimentaria del producto final. Es preciso que a pesar de que la esterilización garantiza dicha seguridad, su eficacia se ve comprometida por la manipulación del producto previa a su esterilización. Cualquier retención no deseada, fallo en la línea de envasado y dosificación, anomalía en el funcionamiento de los autoclaves debe ser puesta en conocimiento del equipo de calidad. Lo mejor es tener en cuenta que tener un nombre en el mercado cuesta años, pero esta fama se pierde con rapidez. 24

25 Luis Gutiérrez Madorrán Dep. Tecnologías de la Producción Área Asistencia Técnica Tel Fax Gracias por su atención! 25