destrucción de los microorganismos por calor
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Métodos de calentamiento
Cinética de destrucción microbiana
Curvas de destrucción térmica
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DESTRUCCION PATOGENOS
INCREMENTO DEL TIEMPO DE
ALMACENAMIENTO
DESTRUCCION M.O.
ALTERANTES
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Conducción
Convección
Conducción-Convección simultánea
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Alimentos sólidos
Proceso lento
La velocidad de Transferencia de Calor disminuye a medida que la diferencia de temperatura baja (autoclave –centro del envase)
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El calor se transfiere por corrientes de convección originadas por el cambio de densidad del líquido al calentarse.
Si la viscosidad aumenta, este efecto se reduce y por lo tanto la T.C. también disminuye.
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Debido a presencia de pequeñas cantidades de aire en el autoclave durante el tratamiento térmico.
Se observa una inflexión o “rotura” de la curva de calentamiento.
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Productos líquidos con alta proporción de sólidos
Productos con trozos sólidos grandes
Accidentalmente puede darse en sopas de fideos
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Diferencia de temperaturas entre sistema autoclave – producto
Temperatura de llenado:
◦ En caliente alcanza la temperatura letal más rápido
◦ Si el pcto. Es de transmisión lenta, existen fallas en la distribución de la temperatura.
◦ Tomar la más baja temperatura referencial
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Posición de los envases en el autoclave
Proporción sólido – líquido
Llenado
Naturaleza de los productos
Agitación de los envases
Forma y tamaño del envase
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Clasificación de alimentos respecto a pH(Cameron/Esty)
Acidez baja pH > 5.0
Acidez media 4.5 – 5.0
Alimentos ácidos 3.7 – 4.5
Alimentos muy ácidos pH < 4.0
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Otra clasificación:
-Acidez baja pH > 4.5
-Alimento ácido 4.0 – 4.5
-Alimento muy ácido pH < 4.0
Linea divisoria pH = 4.5
y su relación con C. botulinum.
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Cinética de inactivación microorganismos
Cuando una población de microorganismos es expuesta a una temperatura letal, constante, hay una disminución de microorganismos de acuerdo a una cinética de primer orden.
Si N es número de microorganismos viables.-dN/dt = KN a t = 0 N = No
ln (N/No) = -KT
log (N/No) = -KT/ 2.303
log (N/No) = -t/D
N = No ( 10 –t/d )
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Forma de las curvas de inactivación microbiana
log N
t
Ciclo logarítmico
Si se grafica log (N) vs tiempo (número de sobrevivientes en función de tiempo)
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Nº de microorganismos sobrevivientes
tiempo
Ciclo logarítmico10.000
1.000
100
10
1
100125150 175200
A temperatura constante
D = tiempo de reducción decimal
Curva de supervivencia (gráfico semi-log)
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Termorresistencia de microorganismos (Efecto de temperatura)
•Dependencia con respecto a la temperatura.
•Permite evaluar el valor D a diferentes temperaturas.
Valor Z
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Si se grafica log D vs T
Se obtiene una línea recta.
log D
Tlog (F/ Fo) = (To – T)/z
log (D/Do) = (To – T)/z
log(tT/to) = (To – T)/z
z
Se puede calcular así un nuevo valor D en base a la temperatura de tratamiento térmico empleada.
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El C. botulinum tiene un valor z = 18ºF ó 10 ºC y un D250 = 0,2 min. ¿Cuál es la ecuación para la curva de resistencia térmica del C. botulinum? ¿Cuál es el valor D a 240ºF?
Solución:
18
250)2,0(
TLogLogD
min72,010 14,0
240D
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Valor D
Tiempo de reducción decimal
Tiempo necesario para reducir 10 veces el número de m.o. sobrevivientes
Tiempo necesario para atravesar un ciclo logarítmico
Valor z
Es el incremento de temperatura necesario para que D disminuya un ciclo logarítmico.
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Valor de esterilidad o letalidad de un proceso (F)
S ó n: número de reducciones decimales
S = log (No/N)
Ejemplos de criterios:
5-D ( 5 reducciones decimales)para el microorganismo PA-3679
12-D (12 reducciones decimales) para el microorganismo C. botulinum
Hay diferentes criterios para seleccionar N final y por tanto n ó S.
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Parámetro FT
Tiempo de proceso a una temperatura constante T que tiene una letalidad equivalente a la de un proceso dado.
T de referencias comunes
121° C (250 °F) para esterilización
82.2° C (180 °F) para pasteurización
65.5° C (150°F) para pasteurización
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Temperatura de referencia = 250ºF (121ºC)
F121.1 = Fo
D121.1 = Do
F250 = Fo
D250 = Do
Clostridium botulinumD250 = 0,2 min
z = 18ºFFo = 2,5 min
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Criterios para seleccionar N final ( y por tanto n o S)
a) Riesgo que significa para la salud del consumidor.
b) Deterioro del producto.
c) Calidad sensorial o nutrimental
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log (N/No) = - t/D
Si consideramos
F = t
S = FT /DT
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Valor de esterilización de un proceso ( Fo)
El valor de esterilización de un proceso está relacionado al número de reducciones decimales (s)
Tiempo equivalente de proceso a una temperatura de referencia. La temperatura de referencia es 121.1°C, basado en un valor de
Z = 10°C (18°F) Fo
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Por otro lado la letalidad L, es el tiempo equivalente de calentamiento a 250°F (121.1°C) para 1 minuto a T:
L = 10 (T-To)/Z
Para un proceso a T constante, si se multiplica L por el tiempo de calentamiento a T, se obtiene Fo:
Fo = L * t
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Si hay cambio de temperatura ( por ejemplo durante calentamiento y enfriamiento en un proceso de enlatado).
Se puede considerar la letalidad integrada, es decir, tomando pequeños incrementos de tiempo, t y tomando la T promedio en ese lapso, y con esto calcular L.
Fo = ( LT * t )
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Fo = L
Letalidad C. botulinum
Fo = 3 min es el valor mínimo de tratamiento térmico para alimentos de baja acidez (pH> 4,5)
18/)25010 TL
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Algunos valores de Fo recomendados
Producto Fo
Espárragos 2 – 4 min.
Ejotes en salmuera 3.5 min.
Pollo 6 – 8 min.
Maíz 9 – 15 min
Chícharo 7 – 11 min
Salchicha en salmuera 5 min.
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Grupos microbianos de interés
a) Aerobios obligados
b) Anaerobios facultativos
c) Anaerobios obligados
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Aerobios obligados
Es el grupo menos importante
Casi no hay oxígeno molecular
Baja termorresistencia
(Excepción: Bacillus subtilis, Bacillus mycoides)
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Anaerobios facultativos
a) En alimentos de baja acidez
ej. Bacillus stearothermophilus
valor D250 > 4 min.
b) En alimentos ácidos.
Bacillus coagulans, B. macerans, B. polymyxa.
valor D250 ≈ 0.1 min
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Anaerobios obligados
a) Mesófilos
Esporuladores anaerobios :
- C. botulinum (D250 ≈ 0.1- 0.2 min.)
- C. sporogenes (D250 ≈ 0.5- 1.5 min.)
(PA 36 79)
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Anaerobio obligado
-C. thermosaccharolyticum, produce CO2, H2
-C. nigrificans
b)Termófilos
H2S
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Bacterias no esporuladoras, levaduras y mohos importantes en deterioro de alimentos de alta acidez (pH < 4.0) con tratamiento térmico ligero, ej. Jugos.
Ejemplo: Lactobacillus, Leuconostoc, algunas levaduras
(D150 ≈ 1 min)
Normalmente pasteurización es adecuado para su destrucción.
Poca termoresistencia, excepto: Byssochlamys fulva
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Resistencia térmica de microorganismosformadores de esporas y de interés en el
tratamiento térmico
Microorganismo D250- min. Z-, ªC
B. stearothermophilus 4.0 7.0
B. subtilis 0.48-0.76 7.4-13.0
B. cereus 0.0065 9.7
B. megaterium 0.04 8.8
C. sporogenes 0.15 13.0
C. sorogenes (PA 3679) 0.48-1.4 10.6
C. botulinum 0.21 9.9
C. thermosaccharolyticum 3.0-4.0 8.9-12.2
o
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Efecto de tratamiento térmico en factores de calidad.
La degradación de nutrientes y otros factores de calidad se puede evaluar de la misma manera que la inactivación de microorganismos
Cinética de primer orden
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Parámetros de termorresistencia de factores de calidad.
Factor Do (min) Z (°C) Ac. ascórbico (Chícharos) 246 50.5
Rx. de oscurecimento en leche 12.5 26
Caroteno (Vit. A) en hígado 43.6 25.5
Clorofila (chícharo) 13.2 38.8
Aspectos sensoriales 12.5 26
Tiamina 158 31
C. botulinum 0.21 10
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Los valores D y z son mayores para factores de calidad en comparación a los de microorganismos.
Mayor termorresistencia de factores de calidad
Los microorganismos son más sensibles a cambios de temperatura
Optimizar calidad del producto tratado térmicamente
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DETERMINACION DE PROCESOS TÉRMICOS
En general hay 2 formas principales de evaluar la letalidad de procesos térmicos.
a) Método general Integración gráfica de la curva de t vs L
b) Método de la fórmula
Usa valores previamente calculados de algunos parámetros en una ecuación para evaluar el tiempo de proceso o la letalidad del proceso
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Generalmente se reconocen 2 tipos de problemas relacionados al cálculo de procesos térmicos:
1) Evaluación del tiempo y temperatura necesarios para lograr una determinada letalidad.
2) Evaluación de la letalidad producida por un proceso (tiempo y temperatura).
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Para la evaluación de procesos es fundamental conocer datos de transferencia de calor, es decir, datos de temperatura en el producto en función del tiempo.