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UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA FACULTAD DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS Y PRODUCTOS AGROPECUARIOS

CURSO: TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS I INFORME DE PRÁCTICA N° 07 TRATAMIENTO TÉRMICO DE PRODUCTOS CON pH MAYOR A 4.6 ESTERILIZACIÓN FECHA DE PRESENTACIÓN: 14 / 11 / 19 ALUMNO

CÓDIGO

Crespo Caballero, Marelly Grey Gabriela

20161343

León Ochoa, Claudia Paula

20151446

Lliuyacc Romaní, Jesenia

20141095

Moran Guillen, Angie Anieska

20141271

Horario de práctica: lunes de 11:00 am. a 1:00 pm. Profesor: Ing. Katheryn Lezama Guerra

LA MOLINA - LIMA – PERÚ

I.

INTRODUCCIÓN

El enlatado de alimentos es el procedimiento para conservar alimentos envasándolos en recipientes herméticamente cerrados, calentándolos para destruir microorganismos patógenos y causantes del deterioro y sus esporas, así como para inactivar enzimas. De esta clase de productos, se dice que desde el punto de vista comercial son estériles. Este proceso difiere de la pasteurización en el cual se utiliza un nivel de tratamiento térmico más bajo, lo que permite que queden en condiciones de viabilidad algunos organismos causantes del deterioro de los alimentos, aunque sí destruye a los patógenos (Sharma, 2003). Los enlatados son una forma fácil y rápida de alimentarse, además las conservas o enlatados permiten prolongar de forma sustancial el tiempo de vida del producto, con lo cual éste podría utilizarse como parte de programas de alimentación en zonas de difícil acceso y en los cuales no es fácil mantener una buena cadena de frío. Sin embargo la producción de enlatados conlleva una serie de consideraciones a tomar en cuenta a la hora de realizarla (Reynaga, 2014). La línea divisoria entre alimentos de baja acidez o poco ácidos es tomada en 4.5 porque algunas cepas de Clostridium botulinum pueden crecer y producir su toxina a valores de pH tan bajos como 4.6. Algunos de los anaerobios sacarolíticos de alta resistencia térmica – por ejemplo, Clostridium Thermosaccharolyticum – crecen y producen el deterioro de alimentos en el rango semiácido. Por lo tanto, mientras no se conozca la termo resistencia bacteriana y su crecimiento en alimentos semiácidos, quizás es mejor que se mantengan en el grupo de baja acidez (Stumbo, 1973). El objetivo de la práctica fue conocer las operaciones necesarias que requieren los alimentos a pH > 4.6 para su procesamiento, analizar la importancia de las tapas del enlatado de alimentos y aprender el fundamento y manejo de los equipos y materiales empleados en las operaciones de enlatados.

II. 2.1. Tratamiento térmico

REVISIÓN DE LITERATURA

El proceso térmico se entiende como la combinación de tiempo - temperatura aplicada para reducir la población microbiana de un alimento. El objetivo de la aplicación del tratamiento térmico es liberar al alimento de los microorganismos que puedan causar daño a la salud de los consumidores o causar deterioro en el alimento. En los enlatados se utiliza para prevenir el deterioro microbiológico y enzimático. Las formas vegetativas de las bacterias se destruyen a temperaturas ligeramente arriba de la temperatura máxima con la cual ellas puen multiplicarse; sin embargo, en general las esporas sobreviven a temperaturas mucho más altas, por ejemplo las esporas de Clostridium botulinium pueden sobrevivir 300 minutos a 100°C, se dice que la muerte de los microorganismos sucede cuando éstos han perdido su capacidad de reproducción (Pascual y Calderón, 2010).

2.1.1. Tipos de tratamiento térmico Esterilización comercial: Definida como el tratamiento térmico que se aplica a los alimentos con la finalidad de destruir todos los microorganismos presentes que puedan representar peligro para la salud o deteriorar el alimento bajo condiciones normales de manejo (Bedolla et al., 2004). De acuerdo con Cameron y Esty (1940), sugieren que el tipo de proceso para un alimento es dependiendo a su pH, ya que la resistencia térmica de las esporas está íntimamente ligada con la acidez del medio que se desarrollan. Se considera alimentos de baja acidez un pH 5.0 o más, alimentos de mediana acidez pH 5.0 a 4.5. Desde un punto de vista práctico se puede reconocer que un alimento de baja acidez presenta un pH mayor a 4.5. Las cepas de Clostridium botulinium pueden crecer y producir toxinas bajo estas condiciones de pH, e la importancia del proceso que será sometido el alimento. Para los alimentos de baja acidez se ha establecido generalmente la temperatura de 121°C como la temperatura de referencia y el valor de esterilización denominado (Fo) nos indica el valor equivalente del proceso térmico expresado en minutos (Cameron y Esty, 1940) De acuerdo con Reynaga (2014), la esterilización puede realizarse de dos formas: en envases previamente llenos o calentando el alimento sin envasar (UHT) y envasarlo después asépticamente. El objetivo de este tipo de tratamiento está constituido pues, por las bacterias esporuladas. El tiempo de esterilización de un alimento depende de:

● La termorresistencia de los microorganismos y enzimas presentes ● Los parámetros de esterilización ● El pH del alimento ● El tamaño del envase ● El estado físico del alimento ● La solución de cubierta o el medio donde se encuentra el alimento.

2.2. Doble cierre Según Bedolla et al. (2004), los envases más empleados en la industria alimentaria es el envase metálico cilíndrico, el cual logra sellarse herméticamente y garantizar la conservación del producto. La cantidad de estaño aplicado se refiere en térmicos de libras de estaño por caja base. Una caja base es la superficie de la hojalata equivalente a 112 lámina de 14 a 20 pulgadas.

2.3. Autoclaves Existen varios tipos de autoclaves, las hay con calefacción directa e indirecta, horizontales y verticales, estáticas y agitadas para acelerar la velocidad de transmisión de calor y por lotes y contínuas. El diseño de las autoclabes permite trabajar con vapor a presión lográndose temperaturas superiores a la de ebullición del agua, lo cual permite la esterilización del alimento (Bedolla et al., 2004).

2.3.1. Transmisión de calor De acuero con Gil (2010), la penetración de calor puede realizarce en los fluidos por convección y conducción; o la combinación de ambas. Existe factores que afectan la velocidad de penetración de calor como son: a) Tamaño y forma del envase b) Relación sólido/líquido c) Consistencia del alimento

d) Volumen de llenado del envase e) Material del envase.

2.3.2. Uso de termopares Los termopares son utilizados para concer la temperatura del punto más frío de los alimentos envasados y la velocidad de la penetración de calor durante el proceso térmico. Con este conocimiento se pueden obtener las curvas de penetración de calor y verificar que se alcancen en el punto frío las condiciones de proceso (tiempo-temperatura) y se logre la esterilización comercial del alimento. En un alimento enlatado en la cual s calienta po conducción, el punto frío estará situado en el centro geométrico del envase; mientras qye e el caso de los alimentos que ccalientan por convección (alimentos líquidos), el punto frío se localiza por debajo del centro geométrico (Bedolla et al., 2004).

III.

MATERIALES Y MÉTODOS

3.1. MATERIALES 3.1.1. Materia prima e insumos ❖ Frijol ❖ Tocino ❖ Cebolla ❖ Tomate

❖ Aceite ❖ Ajos ❖ Pimienta ❖ Sal 3.1.2. Equipos y utensilios ❖ Balanzas ❖ Depósitos de plástico ❖ Cucharones ❖ Tablas de picar ❖ Cocina ❖ Cuchillos ❖ Ollas ❖ Latas ❖ Marmita ❖ Exhauster ❖ Selladora de latas ❖ Autoclave ❖ Potenciómetro ❖ Sensor Datatrace

3.2. METODOLOGÍA

IV. ●

RESULTADOS Y DISCUSIONES

M4T11718: Temperatura interna del autoclave.

A continuación en la Tabla 1 se mostraran los resultados de las mediciones de la temperatura con respecto al tiempo, dicha medida se dio en el centro de la conserva de frijoles con tocino

con la ayuda del sensor M4T11718 mientras se realizaba la esterilización de las conservas en el autoclave. Tabla 1: Datos de monitoreo de tiempo y temperatura según el sensor M4T11718

Tiempo

T °C)

Tiempo (min)

T °C)

0

23.71387

100

120.7456

10

24.04944

110

121.2314

20

24.09595

120

30.646

30

23.99609

130

25.80542

40

24.39978

140

23.75415

50

44.46265

150

22.89978

60

121.3081

160

25.66064

70

120.064

170

25.23267

80

120.5576

178.1666667

26.55334

90

120.4453

(min)

·

Con los datos de la Tabla 1 se procedió hacer la Figura 1 donde se representa el monitoreo de la temperatura según el tiempo en la conserva de frijoles con tocino

Figura 1: Monitoreo de la temperatura de la conserva de frijoles con tocino En la figura 1 se apreció que la temperatura aumentó rápidamente, al igual que en el enfriamiento, donde la disminución de temperatura fue instantánea. Este comportamiento es típico de la temperatura de la retorta (Elías et al, 2014). A partir de la Tabla 1 podemos determinar que el calentamiento instantáneo se dio entre los minutos 50 y 60 donde la temperatura aumentó de 44.46265 a 121.3081 °C, para luego disminuir rápidamente de 121.2314 a

34.646°C en los minutos 110 y 120. Además, se observa el período de

estabilización del autoclave. ● M4T11734: Temperatura en el punto más frío del alimento. A continuación en la Tabla 3 se dará a conocer los resultados de las mediciones de la temperatura con respecto al tiempo, dicha medida se dio en el centro de la conserva de frijoles con tocino con la ayuda del sensor M4T11734 mientras se realizaba la esterilización de las conservas en el autoclave. Tabla 3: Datos de monitoreo de tiempo y temperatura según el sensor M4T11734

Tiempo (min)

T(°C)

Tiempo (min)

T(°C)

0

23.71948

100

119.5332

10

24.3147

110

119.7979

20

24.47241

120

110.5454

30

24.89185

130

82.24609

40

25.68677

140

68.46606

50

65.99976

150

59.19678

60

92.12451

160

20.88818

70

107.7527

170

24.09558

80

115.1628

179.1666667

26.78943

90

118.5522

Con los datos de las mediciones mostradas en la Tabla 3 se procedió hacer los cálculos respectivos para determinar el valor de Fo del enlatado de frejoles con tocino según el sensor M4T11734.

Tabla 4: Determinación del Fo TIEMPO (MIN)

Dt

T (°C)

L

Fo p

0

0

23.71948

1.8705E-10

0

10

10

24.3147

2.1452E-10

2.0078E-09

20

10

24.47241

2.2245E-10

2.1849E-09

30

10

24.89185

2.4501E-10

2.3373E-09

40

10

25.68677

2.9422E-10

2.6962E-09

50

10

65.99976

3.1621E-06

1.5812E-05

60

10

92.12451

0.00129554

0.00649351

70

10

107.7527

0.04734455

0.24320046

80

10

115.1628

0.26078343

1.54063992

90

10

118.5522

0.56914117

4.14962301

100

10

119.5332

0.71337847

6.4125982

110

10

119.7979

0.75821086

7.35794666

120

10

110.5454

0.09006167

4.24136265

130

10

82.24609

0.00013323

0.45097452

140

10

68.46606

5.5796E-06

0.00069406

150

10

59.19678

6.602E-07

3.1199E-05

160

10

20.88818

9.7458E-11

3.3015E-06

170

10

24.09558

2.0397E-10

1.5071E-09

179.1666667

9.166666667

26.78943

3.7927E-10

2.6731E-09

Fo

24.4035833

El término“Fo” está reservado para la letalidad, la cual puede definirse como el equivalente en minutos a alguna temperatura de referencia, de todo el calor letal en un proceso con respecto a la destrucción de un organismo caracterizado por algún valor de Z dado (Pérez-Aparicio, s.f.). Es importante conocer la ubicación y trayectoria del punto frío para determinar si un procesamiento térmico es adecuado en función del tiempo equivalente de esterilización Fo. La autoclave trabajo a una temperatura de 121.1 ᵒC, el producto tuvo un pico de 119.7979 ᵒC en el punto más frío de la conserva, el tiempo de proceso térmico necesario para obtener el mismo efecto letal que un proceso térmico en donde el alimento adquiriese instantáneamente la temperatura del autoclave (usualmente 121.1 °C), está representado por Fo que también es conocido como letalidad acumulada (Helmand y Lun, 1992). La letalidad obtenida para el alimento fue de 24.403583. Según Desrosier (1983) la esterilización se lleva a cabo a temperaturas de 115 – 121 °C durante menos de 1 hora, tratamiento térmico que se aplica principalmente cuando el producto en cuestión posee un pH superior a 4,5. Sin embargo, durante la práctica el proceso de esterilización duró más de una hora para asegurar la llegada del calor al punto más frío de la conserva con el fin de lograr la inactivación de los microorganismos que se encuentren en el producto. Por otro lado, para beneficiar a la esterilización, se realizó el enfriado inmediatamente luego de sacar las latas del autoclave para producir un shock térmico e inhibir el desarrollo de bacterias sobrevivientes. Con los datos de la Tabla 3 se procedió hacer la Figura 2 donde se representa el monitoreo de la temperatura según el tiempo en la conserva de frijoles con tocino

Figura 2: Monitoreo de la temperatura de la conserva de frijoles con tocino La Figura 2, a diferencia de la Figura 1, presenta un calentamiento más retardado o lento ya que la transferencia de calor no es instantánea, además de que el sensor se encontró en el punto más frío de la lata donde toma más tiempo llegar a la temperatura adecuada. De la misma forma para el enfriamiento. (Elías et al, 2014). Para este caso, la temperatura más alta fue de 119. 7979 °C alcanzada a los 110 minutos. V.

CONCLUSIONES

● El tiempo de equivalencia Fo que fue de 24.40358. ● La esterilización comercial es un método apropiado para el tratamiento térmico de los frijoles enlatados y alimentos a pH>4.5. ● El shock térmico es fundamental para evitar el crecimiento de bacterias que sobreviven el proceso de la autoclave.

VI.

CUESTIONARIO 1. ¿Qué es la esterilización comercial? Definida como el tratamiento térmico que se aplica a los alimentos para destruir todos los microorganismos presentes que puedan representar peligro para la salud o deteriorar el alimento bajo condiciones normales de manejo (Bedolla et al., 2004). Permitiendo que las bacterias patógenas se vean incapaces de

multiplicarse

en

condiciones

de

temperatura

ambiente,

durante

su

almacenamiento y distribución (Ray y Bhunia, 2010).

2. En la esterilización de envases de vidrio. Cuáles serían los factores a tomar en cuenta? Según Robilotti y Couso (2011), se deberá tener en cuenta la temperatura, si bien el vidrio no es un buen conductor del calor como el metal. Será necesario mayor tiempo de exposición para lograr llegar al punto frío. Siendo las especies formadoras de esporas las mas importantes en alimentos alcalinos o bajos en acidez (pH 4.5). A partir de su pH se determinará el patógeno, los cuales pueden influenciar la susceptibilidad del tratamiento térmico. El ambiente donde se realice el tratamiento térmico va influenciar en el tiempo para lograr la presión de vacío en la autoclave.

3. ¿Cuál es la flora microbiana común en alimentos a pH> 4.6? Se considera que un alimento de baja acidez presenta un pH mayor a 4.5. En este medio las cepas de Clostridium botulinium pueden crecer y producir toxinas bajo estas condiciones de pH (Cameron y Esty, 1940). Cuya toxina afecta al sistema nervioso y el Clostridium perfringes su enterotoxina afecta el sistema digestivo (Carroll et al., 2016). 4. El botulismo. Causas, síntomas, precausiones. El botulismo resulta ser un trastorno poco frecuente, grave que se produce por las sustancias tóxicas de la bacteria Clostridium botulinum. Las causas pueden encontrarse por consumir alimentos enlatados que no tuvieron un adecuado tratamiento térmico y no llegó el calor al punto frío (Cameron y Esty, 1940). También las prácticas de manufactura se ven influenciadas porque de ello dependerá la cargamicrobiana inicial antes de su esterilizado (Bedolla et al., 2004).

De acuerdo con Carroll et al. (2016), existe el botulismo transmitido por alimentos y el botulismo por heridas, los más frecuentes: a) Botulismo transmitido por alimentos Los enlatados elaborados en casa y las latas hinchadas son propensos a tener la toxina. Por lo general una vez consumido, pasado las 12 horas, se interrumpe la función nerviosa, causando parálisis facial, dificultad para respirar, dificultad para tragar o hablar, boca seca, debilidad facial en ambos lados del rostro y visión borrosa. b) Botulismo por heridas La toxina puede ingresar en una herida cortante, provocando una infección peligrosa que produce la sustancia tóxica. Los signos y síntomas del botulismo por herida aparecen alrededor de 10 días. Los cuales son dificultad para tragar o hablar, boca seca, debilidad facial en ambos lados del rostro, visión borrosa, parálisis facial y dificultad para respirar.

5. ¿Qué importancia puede tener el grado de vacío de un envase, durante y después del procesamiento térmico? Según Bedolla et al. (2004), el grado de vacío depende de su hermeticidad, la cual es la que garantiza la conservación del producto. Robilotti y Couso (2011), mencionan que el vacío permite que la carga microbiana se mantenga constante en un determinado tiempo en un ambiente donde es posible contaminarse por las esporas del medio.

6. Tipos de autoclaves utilizados en la industria conservera De acuerdo con Casp (2014), existen diferentes tipos de autoclave para esterilizar las conservas, los cuales pueden ser discontínuos (vertical y horizontal), contínuo, rotatorio, estáticas, principalmente. Bedolla et al. (2004),

mencionan que la variación del diseño permite una acelerar la velocidad de transmisión de calor y por lotes y contínuas.

7. En qué consiste el proceso UHT y para qué tipos de productos se usa De acuerdo con Casp (2014), consiste en altas temperaturas para lograr la esterilización de alimentos que contienen niveles bajos de acidez, aproximadamente se llega a una mayor de 135 °C. Logrando destruir a los microorganismos patógenos, lo que hace que el producto final sea apto para la distribución a temperatura ambiente. En el tratamiento a temperaturas ultra-altas (UHT). La dificultad se halla en determinar una adecuada temperatura y tiempo para los diferentes tipos de alimentos.

8. Esterilización de productos en empaques flexibles. Explique este tipo de proceso. Se caracterizan por extender la vida de anquel sin uso de conservadores, logra preservar la frescura, propiedad organolépticas, entre otras cualidades. Consiste en películas para envases flexibles para alimentos líquidos. Este empaque permite que el alimento no necesite ser refrigerado para su preservación en almacenamiento. Las películas están conformado por polímeros y las barreras contra oxígeno, vapor de agua y luz. Las películas pueden ser transparentes u opacas (Bedolla et al., 2004).

VII.

BIBLIOGRAFÍA

● Bedolla, S., Dueñas, C., Esquivel, I., Favela, T., Guerrero, R., Mendoza, E., Navarrete, A., Olguín, L., Ortiz, J., Pacheco, O., Quiroz, M., Ramírez, A., Trujillo, M. (2004).

Introducción a la tecnología de alimentos. Segunda edición. Editorial Limusa S.A. Balderas, México. ● Cameron, E., Esty, J. (1940). Comments on the microbiology of spoilage in canned foods. Editorial Review. Research Laboratories, National Canners Association. Washigton, D.C and San Francisco, California. Consultado el 27 de Octubre del 2019. Disponible

en:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1365-

2621.1940.tb17214.x ● Carroll, K., Morse, S., Mietzner, T. y Miller, S. (2016). Microbiología Medica. 27va Edición. Editorial McGrawHill. China. ● Casp, A. (2014). Tecnología de los alimentos de origen vegetal. Volumen 1. Editorial síntesis. España. ● Desrosier. 1983. Elementos de tecnología de alimentos. Cía..Editorial Continental S.A. México. ● Elías, C; García, M; Morales, E. (2014). Manual de tratamiento térmico de alimentos. Universidad Nacional Agraria La Molina. Lima, Perú. ● Gil, A. (2010). Composición y calidad nutritiva de los alimentos. Segunda edición. Sociedad Española de Nutrición Parental y Enteral (SENPE). Madrid, España. ● Heldman, D.; Lund, D. (1992). Handbook of Food Engineering. Marcel Dekker, Inc. ● Pascual, L., Calderon, R. (2010). Microbiología alimentaria. Segunda edición. Editorial Días de Santos. Barcelona, España. ● Pérez-Aparicio, J; Rodriguez, P; Toledo-Medina, M. (s.f.). Evaluación de tratamientos térmicos en la fabricación de conservas vegetales. Instituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera. Córdoba, Argentina. ● Ray, B. y Bhunia, A. (2010). Fundamentos de la microbiología de los alimentos. Cuarta edición. Editorial McGrawHill. Mexico. ● Reynaga, W. (2014). Estudio del tratamiento térmico de enlatado de pechuga de pollo (Gallus gallus) en trozos y desmenuzado. Tesis Lic. Universidad Nacional Agraria La Molina (UNALM). Lima, Perú. ● Robilotti, S. y Couso, A. (2011). Proceso de esterilización. Grupo asesor de control de infecciones y epidemiologia. Primera edición. Buenos Aires, Argentina. ● Reynaga, W. 2014. Estudio del tratamiento térmico de enlatado de pechuga de pollo (Gallus gallus) en trozos y desmenuzado. (Tesis para obtener el título Ing. Alimentos). Disponible

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http://repositorio.lamolina.edu.pe/bitstream/handle/UNALM/2408/Q02-R459T.pdf?sequence=1&isAllowed=y ● Sharma, S. 2003. Ingeniería de Alimentos: Operaciones Unitarias y Prácticas de Laboratorio. Primera Edición. Editorial Limusa Liwey. 348 p. México. ● Stumbo, R. 1973. Thermobacteriology in Food Processing. Second Edition. Academic Press. 329 p. New York.