UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZAN

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS

E.A.P. DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL

CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS

POR TRATAMIENTO TÉRMICO

Food heat treatment

Ing. Roger Estacio Laguna

Introducción

Tanto fabricantes como consumidores desean que los alimentos sean defácil y rápida preparación, frescos, sanos, con vida útil prolongada, pero ala vez que contengan la menor cantidad posible de conservadores u otrosaditivos y sean procesados con alta calidad .

Uno de los métodos físicos tradicionales son los tratamientos térmicos,usados principalmente para disminuir la carga microbiana en losalimentos y prolongar el tiempo de vida útil de éste.

Objetivos.

• Destrucción demicroorganismos vegetativosy esporulados.

• Detener reaccionesmetabólicas (pardeamiento).

• Facilitar la cocción completa oparcial.

• Mantener en lo posible elvalor nutricional.

Principales operaciones en la

conservación de alimentos.En general los alimentos son perecederos, por losque necesitan ciertas condiciones de tratamiento,conservación y manipulación.Las técnicas de conservación han permitido que losalimentos estacionales sean de consumopermanente.Los métodos tradicionales de conservación buscanla destrucción o inactivación de enzimas ymicroorganismos (patógenos y alterantes). Entreestos métodos se incluyen tratamientos físicostales como el tratamiento térmico, desecación,congelación y refrigeración, o químicos, como laadición de conservadores u otros aditivos. En estosmétodos, aunque sin duda son eficaces, hay quetener cuidado al momento de tratar al alimento,evitando al mínimo la pérdida de nutrientes y enalgunas casos el sabor del alimento

Aplicación del calor en alimentos

Envasado convencional Alimentos envasados y

tratados térmicamente

Proceso asépticoTratamiento térmico antes

del envasado aséptico

Conservación de alimentos por calor

Los dos factores más importantes en laconservación de los alimentos son latemperatura y el tiempoEl control de temperatura de los alimentoses necesario tanto para controlar elcrecimiento de agentes patógenos ymicroorganismos como para asegurarse deque su calidad y valor mejoren. Si latemperatura no se controla, las bacteriaspueden crecer hasta límites peligrosos.Al igual que los procesos de desinfección, laesterilización térmica destruye a losmicroorganismos en forma gradual; espor esto que no hay un único mecanismo deacción, sino más bien la suma de distintoseventos complejos que se van sucediendo amedida 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 sucarga microbiana, sino que también actuará sobre el resto de propiedades.

Acción sobre el agua de constituciónComo 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 lípidosEl primer efecto es la fusión, la cual es variable en función de suscaracterísticas físico-químicas y estructurales.

Acción sobre los glúcidosEl almidón es sensible en medio acuoso, se transforma en engrudo, comotambién puede provocar la reacción de Maillard.

Acción sobre las proteínasLas proteínas de origen animal, por lo general a medida que se va elevando latemperatura, se activan ciertas enzimas, para luego desnaturalizarse.La inactivación de las enzimas se manifiesta entre 30 a 50ºC, afectandoprincipalmente a las lipasas y proteasas.Las desnaturalización se da a temperaturas superiores (a 60ºC ) por unapérdida de actividad biológica, sobre todo enzimática.

Acción sobre las vitaminas y mineralesLas vitaminas son poco sensibles a las temperaturas de cocción, salvo lavitamina B y la C los que se degradan.La tiamina y la vitamina B6 también son sensibles al calor y a la luz, tanto asíque 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 sinprotección, las vitaminas como A, E, B2 y C, aunque las pérdidas que se derivanno 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) y (E. Bosquez Molina, 2010).

Generalidades sobre el uso del Calor

Efecto en los microorganismos.

La mayoría de las bacterias levaduras y mohos, crecen en temperaturascomprendidas entre 16 y 38ºC. Los microorganismos termófilos crecenentre 66 y 82ºC. La mayoría de bacterias se destruyen en el intervalo detemperaturas comprendido entre 83 y 93ºC, pero algunas esporas no sedestruyen ni en el agua hirviendo a 100ºC durante 30 minutos.Para asegurar la destrucción total de bacterias hay que mantener unatemperatura de 121ºC (calor húmedo) durante 15 minutos o más.No todos los alimentos necesitan el mismo tratamiento térmico, así si sonmuy ácidos el poder de destrucción aumenta, bastará una temperaturamáxima 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 procedenciade los microorganismos:•Hongos: Byssochlamys fulva, presentes en los jugos enlatados quepueden sobrevivir a 92ºC por más de 1 minuto. No ocasionan efecto letal.•Levaduras: en su mayoría estas se destruyen a partir de los 77ºC. Sisobreviven no se considera significativo para la salud pública.•Bacterias: el Clostridium botulinum, es la base para la eliminación de lamayoría de bacterias porque es la más resistente, se desarrolla en pHs porencima de 4,5. y se puede eliminar a una temperatura de 121ºC(autoclavado) durante 15 minutos a más

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 pasteurizaciónLa pasteurización es el proceso de calentamiento de líquidos (generalmentealimentos) con el objeto de la reducción de los elementos patógenos, talescomo bacterias, protozoos, mohos y levaduras, etc. que puedan existir. Elproceso recibe el nombre en honor de su descubridor, el científico francésLouis Pasteur (1822-1895). La primera pasteurización se completó el 20 deabril de 1882 y se realizó por Pasteur y Claude Bernard. Uno de los objetivosdel tratamiento es la esterilización parcial de los líquidos alimenticios,alterando lo menos posible la estructura física y los componentes químicos deéste.Tras la operación de pasteurización los productos tratados se sellanherméticamente con fines de seguridad. A diferencia de la esterilización, lapasteurización no destruye las esporas de los microorganismos ni tampocoelimina 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 agranel: leche, zumos de fruta, cerveza,etc. Porregla general es la más conveniente ya queexpone al alimento a altas temperaturasdurante un periodo breve de tiempo y ademásla industria necesita poco equipamiento parapoder realizarla, reduciendo de esta maneralos costes de mantenimiento de equipos.Existen dos métodos distintos bajo lacategoría de pasteurización HTST: en “batch”y en “flujo contínuo”.En la primera etapa, la mezcla se calienta a72°C y se homogeniza. Después, la mezcla sepasteuriza en el intercambiador a placas a+85°C por 30 - 40 segundos.. El enfriamientofinal a 4/5°C donde termina el proceso

http://www.foodsci.uoguelph.ca/deicon/basic.html

La esterilizaciónLa esterilización, es uno de lostratamientos más agresivos ya que suselevadas temperaturas, de más de 100 ºCmantenidas en algunos casos hasta 20minutos, afectan al valor nutricional yorganoléptico del alimento. Su finalidad esinactivar toda forma de vida en el producto.Actualmente este tipo de tratamientoapenas se utiliza y ha sido reemplazado porel UHT o uperización. En este proceso sealcanzan temperaturas elevadas de hasta150 ºC, aunque durante espacios muycortos de tiempo, menos de 5 segundos,seguido de un rápido enfriamiento.

Además de alargar la vida útil del productoy garantizar su seguridad al consumo, estetratamiento afecta menos a la calidadsensorial y nutricional.

UHT (Ultra High Temperature)Proceso UHT es de flujo contínuo y mantiene allíquido a temperatura superior más alta que laempleada 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. Elreto tecnológico es poder disminuir lo más posible elperiodo de exposición a altas temperaturas de losalimentos, haciendo la transición lo más rápidaposible y disminuir el impacto en la degradación delas propiedades organolépticas de los alimentos, espor esta razón por lo que se está intentando contecnología basada en microondas. Este método esmuy adecuado para los alimentos líquidosligeramente ácidos, tal y como los zumos de frutas yzumos de verduras.

http://www.foodsci.uoguelph.ca/dairyedu/uht.html

El escaldadoSe entiende por escaldado un tratamientotérmico de corta duración y a temperaturamoderada, generalmente consiste en mantener elproducto algunos minutos a una temperaturapróxima 95-100ºC. Éste no es un sistema deconservación en si mismo, es un proceso térmicoimportante para la preparación de legumbres yalgunas frutas destinadas al enlatado,congelación o deshidratación de productossólidos.Se realiza mayormente a alimentos de origenvegetal, que tiene por objeto acondicionar elproductos de tal modo que se asegure suestabilidad posterior al favorecer la inactivaciónde las enzimas, la muerte de algunosmicroorganismos y la eliminación de casi todo elaire ocluido en la masa alimenticia.Las formas de escaldados pueden dar por vapor ylíquido del agua.

El escaldado

La cocción

Es el tratar a un alimento con calor, paraproducirle una serie de cambios en sutextura, color, composición (sabor,digestibilidad, Valor nutricional), quemejoren su aceptación por el consumidor.Existen dos sistemas de cocción los cualesson: cocción por cargas y de flujo continuo.

Los procesos de cocción están dadosgeneralmente a temperaturas moderadas ytiempos relativamente largos.

Los procesos de alta temperatura y tiempocorto tienen un efecto muy limitado sobrelos atributos que se pretenden modificarcon este tratamiento.

Destrucción térmica de los

microorganismos

En general tanto las esporas como las bacterias son más resistentes alcalor cuando se encuentra en un sustrato de pH neutro o próximos a laneutralidad. Por lo tanto un aumento de la acidez o de la alcalinidad delmedio acelera la termodestrucción, siendo más acentuado el procesocuando el cambio se produce hacia la acidez que hacia la alcalinidad. Estaes una de las razones por lo que los alimentos se suelen clasificar según supH antes de determinar el tratamiento térmico que debe recibir.Habitualmente se emplean dos clasificaciones de los alimentos deacuerdo con su pH, una muy sencilla que únicamente distingue dosgrupos: alimentos con un pH mayor o menos a 4,5; y otra algo másexplicita 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)

Ácidos(Tº = 100ºC)

Acidez baja Acidez media Ácidos Acidez alta

pH ≥ 5,3 pH 5,3 – 4,6 pH 4,5 – 3,7 pH ≤ 3,7

CarnePescadoLecheVegetales

EspaguetiSopasEspárragosEspinacas

PerasHigosPiñasTomate

Col agriaEncurtidosCerezasCítricos

PREPARACIÓN DE ALMÍBARESLa reparación de jarabes se utiliza mucho en las conservas defrutas, entendiéndose que debe de calcularse la cantidad deazúcar y ácido que debe adicionarse en una determinadafruta.

Fruta ºBrix final de la fruta

Acidez final (%)

pH

DuraznoPiñaGuayabaMangoPera

20-2820-24 (22)20-28 (22)22-28 (22)20-24 (22)

0,400,500,500,35-0,400,35-0,40

3,50 – 4,203,50 – 3,803,50 – 3,803,50 – 4,303,50 – 4,30

PREPARACIÓN DE ALMÍBARESEl cálculo por balance de materia, se basa en la siguiente ecuación:

A.Xa + B.Xb = CXc y A.Ya + B.Yb = C.Yc

Donde:

A = Peso de la fruta en el envase = peso drenado (g).

Xa = ºBrix de la fruta /100

B = Peso del almíbar en el envase ( peso neto – peso drenado) (g).

Xb = ºBrix del jarabe / 100

C = Peso Neto del contenido del envase (g).

Xc = ºBrix deseados en el producto terminado / 100

Ya = Porcentaje de acidez de la fruta / 100

Yb = Porcentaje de acidez del jarabe / 100

Yc = Porcentaje de acidez deseado en el producto terminado / 100.

PREPARACIÓN DE ALMÍBARESEl cálculo por balance de materia, se basa en la siguiente ecuación:

+ Xb = CXc - A.Xa y Yb = C.Yc - A.Ya

B B

Ejemplo:

Se requiere preparar el jarabe para guayabas en almíbar; cada lata contiene 500 g. de fruta y 350 g de jarabe. Las guayabas contienen 12ºBrix y 0,4% de acidez. El producto terminado deberá ajustarse en un ºBrix final de 22 y 0.6% de acidez.

Solución

A = 500g de guayaba

Xa= 0,12

B = 350 g. de jarabe requerido

Xb = ºBrix desconocidos /100

C = 500 + 350 = 850g

Xc = 0,22

PREPARACIÓN DE ALMÍBARESDespejando:

Xb = CXc - A.Xa y Yb = C.Yc - A.Ya

B B

Xb = (850gx0,22) – (500g x0,12) = 0,3628 = 36,28 ºBrix

350g

Yb = (850gx0,006) - (500g x 0,004) = 0,0088 = 0,88% de acidez

350 g

Y si tuviese 500 kg. de guayaba ¿cuánto de jarabe necesito?

- 500kg guayaba / 0,5kg de fruta/lata = 1000 latas

- 1000 latas x 350g de jarabe/lata = 350kg. De jarabe

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.

Penetración de calor en productos

envasados

Otros métodosEn los últimos años han sido varios los nuevostratamientos térmicos que se han desarrollado en elámbito alimentario.El calentamiento óhmico, basado en el principiofísico que transforma la energía eléctrica en energíatérmica cuando atraviesa un conductor que le ofreceresistencia (efecto Joule). En este caso la corriente seaplica sobre un alimento conductor en el que el calorgenerado actúa de bactericida.Una de las ventajas de este tratamiento, que puedeaplicarse a huevo líquido y zumos, reside en que elcalentamiento es prácticamente instantáneo y dedistribución homogénea. Además, se trata de un procesofácil de controlar a través de la intensidad del voltajeaplicado. Teniendo en cuenta que muchos alimentos sonbuenos conductores, ya que están compuestos deelectrolitos y agua, el resultado es un producto de elevadogrado de seguridad y calidad microbiológica con unamínima pérdida de nutrientes.

Otros métodosOtro de los tratamientos desarrollados utiliza lasmicroondas, ondas energéticas con frecuencias entre300-30.000 MHz que forman parte del rangoelectromagnético y que, cuando son transferidas amateriales que interaccionan con ellas, se manifiestan enforma de calor. Los alimentos sobre los que se aplicanpueden ser de naturaleza sólida, líquida o particulada ysu calentamiento dependerá de las características físico-químicas (forma, dimensiones, densidad oconductividad, entre otros).La efectividad de las microondas en la destrucciónmicrobiana dependerá de los valores propios delalimento, especialmente de su relaciónvolumen/superficie y su homogeneidad y composición.Este tratamiento es efectivo en alimentos muyhomogéneos en los que el calor se genera de manerauniforme. En alimentos heterogéneos puede combinarsecon otros métodos de calentamiento como losinfrarrojos. Puede aplicarse en un alimento ya envasadosiempre que la naturaleza del envase permita que estetipo de ondas llegue al producto.