PRINCIPIOS DE TRATAMIENTO TERMICO EN ALIMENTOS. Agosto 2012

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1 PRINCIPIOS DE TRATAMIENTO TERMICO EN ALIMENTOS Agosto 2012

2 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

3 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.

4 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.

5 Referencias Código Internacional Recomendado de Prácticas de Higiene para Alimentos de Baja Acidez y Alimentos Acidificados Envasados - Cac/Rcp (Codex- FAO/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 SA/DM Digesa- Perú

6 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)

7 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.

8 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.

9 C Pu PASTEURIZACION / 0 5 / : / 0 5 / : / 0 5 / : / 0 5 / : 2 4 Readi ng 0 M 3T C M 3T C M 3T C M 3T C M 3T C M 3T Pu M 3T Pu M 3T Pu M 3T Pu M 3T Pu

10 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.

11 C Fo ESTERILIZACION / 0 4 / : / 0 4 / : / 0 4 / : / 0 4 / : / 0 4 / : 5 4 Readi ng 0 M 3T C M 3T C M 3T C M 3T C M 3T C M 3T Fo M 3T Fo M 3T Fo M 3T Fo M 3T Fo

12 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

13 Microorganismos que causan deterioro en alimentos Bacterias Mohos Levaduras 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. 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. Asociadas a alimentos líquidos que contienen azúcares y ácidos. 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.

14 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

15 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

16 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. Clostridium botulinum I II III IV C. baritii C. butyricum Tipo de toxina A, B, F B, E, F C, D G F E Temperatura de crecimiento ( C) Óptima Mínima

17 Condiciones relacionadas con el crecimiento del Clostridium botulinum Factor Condiciones favorables para la reproducción y producción de esporas 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. Condiciones que inhiben su desarrollo 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 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 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.

18 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

19 Penetración de Calor 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 Temperatura de Cámara 121 o C Material Temperatura???? Cámara de Calentamiento

20 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

21 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

22 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

23 Ubicación del Punto Frío Área de contenido mas frío Conducción Convección

24 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

25 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

26 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.

27 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.

28 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

29 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

30 Aplicaciones en Alimentos Refrigeración Congelación Pasteurización Enlatados Transporte Horneado Ahumado

31 Ahumado

32 Ahumado

33 Cocinador de Langostinos

34 Autoclaves

35 Autoclaves

36 Autoclaves o C o C

37 Otras Aplicaciones Control de Proceso Validación Establecimiento del Proceso e Investigación y Desarrollo

38

39 Tratamiento Térmico de Conservas Tipos de Alimentos Alimentos Acidificados Nivel de Acidez ph < a 4.6 Microorganis mos Relevantes Mohos, levaduras Alimentos de Baja Acidez ph 4.6 Clostridium botulinum

40 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

41 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

42 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

43 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.

44 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

45 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.

46 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.

47 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.

48 TEMPERATURA F Temperatura de proceso Velocidad de calentamiento de autoclave Velocidad de calentamiento del producto TIEMPO (minutos)

49 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

50 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.

51 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.

52 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.

53 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

54 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.

55 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.

56 Autoclave Por su estructura física, puede ser: HORIZONTAL VERTICAL

57 Autoclave De acuerdo al medio de calentamiento puede ser: Vapor

58 Autoclave De acuerdo al medio de calentamiento puede ser: Inmersión en agua caliente a sobrepresión

59 Autoclave De acuerdo al medio de calentamiento puede ser: Ducha de agua caliente Spray de agua caliente Sobrepresión

60 Autoclave De acuerdo al medio de calentamiento puede ser: Sobrepresión con mezcla de vapor/aire

61 Autoclave De acuerdo a la forma de cargar y manipular el producto envasado pueden ser : Discontinuas Estáticas con agitación

62 Autoclave De acuerdo a la forma de cargar y manipular el producto envasado pueden ser : Continuas Hidrostáticas

63 Autoclave De acuerdo a la forma de cargar y manipular el producto envasado pueden ser : Rotación Continuas

64 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

65 Muchas Gracias!!! Paola Cueva MSc. Food Production Management

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