UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZAN FACUL ACULT TAD DE CIENCIAS AGRARIAS A GRARIAS E.A.P. DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL
CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS CONSERVACIÓN ALIMENTOS POR TRATAMIENTO TÉRMICO
Food heat treatment
Ing. Roger Estacio Laguna
Introducción Tanto fabricantes como consumidores desean que los alimentos sean de fácil y rápida preparación, frescos, sanos, con vida útil prolongada, pero a la vez que contengan la menor cantidad posible de conservadores u otros aditivos y sean procesados con alta calidad . Uno de los métodos físicos tradicionales son los tratamientos térmicos, usados principalmente para disminuir la carga microbiana en los alimentos y prolongar el tiempo de vida útil de éste.
Objetivos. • Destrucción
de microorganismos vegetativos y esporulados. reacciones • Detener metabólicas (pardeamiento). • Facilitar la cocción completa o parcial. • Mantener en lo posible el valor nutricional.
Principales operaciones en la conservación de alimentos. En general los alimentos son perecederos, por los que necesitan ciertas condiciones de tratamiento, conservación y manipulación. Las técnicas de conservación han permitido que los alimentos estacionales sean de consumo permanente. Los métodos tradicionales de conservación buscan la destrucción o inactivación de enzimas y microorganismos (patógenos y alterantes). Entre estos métodos se incluyen tratamientos físicos tales como el tratamiento térmico, desecación, congelación y refrigeración, o químicos, como la adición de conservadores u otros aditivos. En estos métodos, aunque sin duda son eficaces, hay que tener cuidado al momento de tratar al alimento, evitando al mínimo la pérdida de nutrientes y en algunas casos el sabor del alimento
Aplicación del calor en alimentos Envasado convencional
Proceso aséptico
Alimentos envasados y tratados térmicamente
Tratamiento térmico antes del envasado aséptico
Conservación de alimentos por calor Los dos factores más importantes en la conservación de los alimentos son la temperatura y el tiempo El control de temperatura de los alimentos es necesario tanto para controlar el crecimiento de agentes patógenos y microorganismos como para asegurarse de que su calidad y valor mejoren. Si la temperatura no se controla, las bacterias pueden crecer hasta límites peligrosos. Al igual que los procesos de desinfección, la esterilización térmica destruye a los microorganismos en forma gradual; es por esto que no hay un único mecanismo de acción, sino más bien la suma de distintos eventos complejos que se van sucediendo a medida que aumenta la temperatura.
Acción del calor sobre el constituyente de los alimentos La aplicación del calor sobre los alimentos no solamente va a afectar a su carga microbiana, sino que también actuará sobre el resto de propiedades. Acción sobre el agua de constitución
Como componente mayoritario en sus dos estados: agua ligada y agua libre, éste último es el más fácil de extraer. Es el origen de la desecación superficial. Acción sobre los lípidos
El primer efecto es la fusión, la cual es variable en función de sus características físico-químicas y estructurales. Acción sobre los glúcidos
El almidón es sensible en medio acuoso, se transforma en engrudo, como también puede provocar la reacción de Maillard.
Acción sobre las proteínas
Las proteínas de origen animal, por lo general a medida que se va elevando la temperatura, se activan ciertas enzimas, para luego desnaturalizarse. La inactivación de las enzimas se manifiesta entre 30 a 50ºC, afectando principalmente a las lipasas y proteasas. Las desnaturalización se da a temperaturas superiores (a 60ºC ) por una pérdida de actividad biológica, sobre todo enzimática. Acción sobre las vitaminas y minerales
Las vitaminas son poco sensibles a las temperaturas de cocción, salvo la vitamina B y la C los que se degradan. La tiamina y la vitamina B6 también son sensibles al calor y a la luz, tanto así que en los procesos de escalado y congelación puede perder entre 20% a 60%, alcanzando en un enlatado hasta 70%. Se pueden dar fenómenos de oxidación si se tratan térmicamente sin protección, las vitaminas como A, E, B2 y C, aunque las pérdidas que se derivan no son tan importantes que puedan producir carencias entre los consumidores. En un proceso de tratamiento térmico los carotenoides, la vitamina A y E, juntamente con los minerales y el contenido de fibra son los más estables. A. Casp y J.Abril, 1999. E. Bosquez Molina, 2010.
Generalidades sobre el uso del Calor Efecto en los microorganismos.
La mayoría de las bacterias levaduras y mohos, crecen en temperaturas comprendidas entre 16 y 38ºC. Los microorganismos termófilos crecen entre 66 y 82ºC. La mayoría de bacterias se destruyen en el intervalo de temperaturas comprendido entre 83 y 93ºC, pero algunas esporas no se destruyen ni en el agua hirviendo a 100ºC durante 30 minutos. Para asegurar la destrucción total de bacterias hay que mantener una temperatura de 121ºC (calor húmedo) durante 15 minutos o más. No todos los alimentos necesitan el mismo tratamiento térmico, así si son muy ácidos el poder de destrucción aumenta, bastará una temperatura máxima de 93ºC aplicada durante 15 minutos. Potter y Hotchkiss, 1997.
Generalidades sobre el uso del Calor Efecto en los microorganismos.
Los casos más sonados ahora en la actualidad son según la procedencia de los microorganismos: Hongos: Byssochlamys fulva, presentes en los jugos enlatados que pueden sobrevivir a 92ºC por más de 1 minuto. No ocasionan efecto letal. Levaduras: en su mayoría estas se destruyen a partir de los 77ºC. Si sobreviven no se considera significativo para la salud pública. Bacterias: el Clostridium botulinum, es la base para la eliminación de la mayoría de bacterias porque es la más resistente, se desarrolla en pHs por encima de 4,5. y se puede eliminar a una temperatura de 121ºC (autoclavado) durante 15 minutos a más •
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Curva de supervivencia teórica para un determinado microorganismos a una temperatura concreta.
Modalidades del uso del calor Bajo el título de tratamientos térmicos se suelen englobar todos los procedimientos que tienen entre sus fines la destrucción de los microorganismos por el calor. Es decir nos estamos refiriendo tanto a la pasteurización y a la esterilización cuya finalidad principal es precisamente esta destrucción microbiana, como también al escaldado y a la cocción, procesos en los que se consigue una cierta reducción de la flora microbiana presente.
La pasteurización La pasteurización es el proceso de calentamiento de líquidos (generalmente alimentos) con el objeto de la reducción de los elementos patógenos, tales como bacterias, protozoos, mohos y levaduras, etc. que puedan existir. El proceso recibe el nombre en honor de su descubridor, el científico francés Louis Pasteur (1822-1895). La primera pasteurización se completó el 20 de abril de 1882 y se realizó por Pasteur y Claude Bernard. Uno de los objetivos del tratamiento es la esterilización parcial de los líquidos alimenticios, alterando lo menos posible la estructura física y los componentes químicos de éste. Tras la operación de pasteurización los productos tratados se sellan herméticamente con fines de seguridad. A diferencia de la esterilización, la pasteurización no destruye las esporas de los microorganismos ni tampoco elimina todas las células de microorganismos termofílicos. Este proceso se da a temperaturas por debajo del punto de ebullición (100ºC).
HTST (High Temperature/Short Time) Este método es el empleado en los líquidos a granel: leche, zumos de fruta, cerveza,etc. Por regla general es la más conveniente ya que expone al alimento a altas temperaturas durante un periodo breve de tiempo y además la industria necesita poco equipamiento para poder realizarla, reduciendo de esta manera los costes de mantenimiento de equipos. Existen dos métodos distintos bajo la categoría de pasteurización HTST: en “batch” y en “flujo contínuo”. En la primera etapa, la mezcla se calienta a 72°C y se homogeniza. Después, la mezcla se pasteuriza en el intercambiador a placas a +85°C por 30 - 40 segundos.. El enfriamiento final a 4/5°C donde termina el proceso
La esterilización La esterilización, es uno de los tratamientos más agresivos ya que sus elevadas temperaturas, de más de 100 ºC mantenidas en algunos casos hasta 20 minutos, afectan al valor nutricional y organoléptico del alimento. Su finalidad es inactivar toda forma de vida en el producto. Actualmente este tipo de tratamiento apenas se utiliza y ha sido reemplazado por el UHT o uperización. En este proceso se alcanzan temperaturas elevadas de hasta 150 ºC, aunque durante espacios muy cortos de tiempo, menos de 5 segundos, seguido de un rápido enfriamiento. Además de alargar la vida útil del producto y garantizar su seguridad al consumo, este tratamiento afecta menos a la calidad sensorial y nutricional.
UHT (Ultra High Temperature) Proceso UHT es de flujo contínuo y mantiene al
líquido a temperatura superior más alta que la empleada en el proceso HTST y puede rondar los 138 °C durante un periodo de al menos dos segundos. Debido a este periodo de exposición, aunque breve, se produce una mínima degradación del alimento. El reto tecnológico es poder disminuir lo más posible el periodo de exposición a altas temperaturas de los alimentos, haciendo la transición lo más rápida posible y disminuir el impacto en la degradación de las propiedades organolépticas de los alimentos, es por esta razón por lo que se está intentando con tecnología basada en microondas. Este método es muy adecuado para los alimentos líquidos ligeramente ácidos, tal y como los zumos de frutas y zumos de verduras. http://www.foodsci.uoguelph.ca/dairyedu/uht.html
El escaldado Se entiende por escaldado un tratamiento térmico de corta duración y a temperatura moderada, generalmente consiste en mantener el producto algunos minutos a una temperatura próxima 95-100ºC. Éste no es un sistema de conservación en si mismo, es un proceso térmico importante para la preparación de legumbres y algunas frutas destinadas al enlatado, congelación o deshidratación de productos sólidos. Se realiza mayormente a alimentos de origen vegetal, que tiene por objeto acondicionar el productos de tal modo que se asegure su estabilidad posterior al favorecer la inactivación de las enzimas, la muerte de algunos microorganismos y la eliminación de casi todo el aire ocluido en la masa alimenticia. Las formas de escaldados pueden dar por vapor y líquido del agua.
La cocción Es el tratar a un alimento con calor, para producirle una serie de cambios en su textura, color, composición (sabor, digestibilidad, Valor nutricional), que mejoren su aceptación por el consumidor. Existen dos sistemas de cocción los cuales son: cocción por cargas y de flujo continuo. Los procesos de cocción están dados generalmente a temperaturas moderadas y tiempos relativamente largos. Los procesos de alta temperatura y tiempo corto tienen un efecto muy limitado sobre los atributos que se pretenden modificar con este tratamiento.
Destrucción térmica de los microorganismos En general tanto las esporas como las bacterias son más resistentes al calor cuando se encuentra en un sustrato de pH neutro o próximos a la neutralidad. Por lo tanto un aumento de la acidez o de la alcalinidad del medio acelera la termodestrucción, siendo más acentuado el proceso cuando el cambio se produce hacia la acidez que hacia la alcalinidad. Esta es una de las razones por lo que los alimentos se suelen clasificar según su pH antes de determinar el tratamiento térmico que debe recibir. Habitualmente se emplean dos clasificaciones de los alimentos de acuerdo con su pH, una muy sencilla que únicamente distingue dos grupos: alimentos con un pH mayor o menos a 4,5; y otra algo más explicita que clasifica los alimentos en 4 grupos: - Alimentos de acidez baja: mayores a 5,3 (carnes, leches, …) -Alimentos con acidez media: entre 5,3 y 4,5 (espinacas, espárragos, …) -Alimentos ácidos: entre 4,5 y 3,7 (tomates, pera, piña, ..) -Alimentos muy ácidos: menores a 3,7 (moras, cítricos,…)
Tratamiento térmico de alimentos según su pH No Ácidos (Tº = 121ºC) Acidez baja Acidez media pH ≥ 5,3 pH 5,3 – 4,6 Carne Pescado Leche Vegetales
Espagueti Sopas Espárragos Espinacas
Ácidos (Tº = 100ºC) Ácidos Acidez alta pH ≤ 3,7 pH 4,5 – 3,7 Peras Higos Piñas Tomate
Col agria Encurtidos Cerezas Cítricos
Penetración de calor en productos envasados Los alimentos envasados y cerrados se introducen en autoclaves y se someten al tratamiento térmico previamente establecido en lo que hace referencia a los parámetros de temperatura y tiempo.
Otros métodos En los últimos años han sido varios los nuevos tratamientos térmicos que se han desarrollado en el ámbito alimentario. El calentamiento óhmico, basado en el principio físico que transforma la energía eléctrica en energía térmica cuando atraviesa un conductor que le ofrece resistencia (efecto Joule). En este caso la corriente se aplica sobre un alimento conductor en el que el calor generado actúa de bactericida. Una de las ventajas de este tratamiento, que puede aplicarse a huevo líquido y zumos, reside en que el calentamiento es prácticamente instantáneo y de distribución homogénea. Además, se trata de un proceso fácil de controlar a través de la intensidad del voltaje aplicado. Teniendo en cuenta que muchos alimentos son buenos conductores, ya que están compuestos de electrolitos y agua, el resultado es un producto de elevado grado de seguridad y calidad microbiológica con una mínima pérdida de nutrientes.
Otros métodosOtro
de los tratamientos desarrollados utiliza las microondas, ondas energéticas con frecuencias entre 300-30.000 MHz que forman parte del rango electromagnético y que, cuando son transferidas a materiales que interaccionan con ellas, se manifiestan en forma de calor. Los alimentos sobre los que se aplican pueden ser de naturaleza sólida, líquida o particulada y su calentamiento dependerá de las características físicoquímicas (forma, dimensiones, densidad o conductividad, entre otros). La efectividad de las microondas en la destrucción microbiana dependerá de los valores propios del alimento, especialmente de su relación volumen/superficie y su homogeneidad y composición. Este tratamiento es efectivo en alimentos muy homogéneos en los que el calor se genera de manera uniforme. En alimentos heterogéneos puede combinarse con otros métodos de calentamiento como los infrarrojos. Puede aplicarse en un alimento ya envasado siempre que la naturaleza del envase permita que este
