Guía Problemas Tecnología Alimentos 2011

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CATAMARCA FACULTAD DE CIENCIA EXACTAS Y NATURALES

DEPARTAMENTO QUMICA

TECNOLOGIA DE LOS ALIMENTOS GUIA DE PROBLEMAS

2011

CARRERA: LICENCIATURA EN QUMICA

Universidad Nacional de Catamarca Tecnologa de los Alimentos Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Departamento Qumica

Prof. y Lic. Jos Lobo Gmez

OBJETIVOS

Resolver los diferentes problemas relacionados con el anlisis de alimentos.

Interpretar los resultados obtenidos y compararlos los la legislacin vigente.

Conformar grupos de trabajo donde se evidencien conductas tendientes a fomentar la solidaridad, respeto mutuo y colaboracin.

Participar en debates y discusiones que permitan reflexionar sobre la importancia que reviste la correcta elaboracin y conservacin de los alimentos para la salud del consumidor y la economa de la regin.



CINTICA DE LA MUERTE DE MICROORGANISMOS El orden de la termodestruccin microbiana es logartmica, lo que permite desarrollar combinaciones de tiempo y temperatura que aseguren un efecto destructivo. La figura muestra la destruccin trmica de microorganismos en funcin del tiempo para una determinada temperatura.

Si se grafica el logaritmo de supervivientes en funcin del tiempo se obtiene una recta:

A partir de este grfico se puede determinar el tiempo de reduccin decimal (D) que es el nmero de minutos precisos para destruir el 90% de una poblacin, es decir el tiempo necesario para reducir el nmero de microorganismos vivos a la dcima parte del nmero inicial: 10 microorganismos vivos 1 microorganismos vivos La muerte de los microbios por calor, u otro agente letal, se expresan mediante la ecuacin cintica de primer orden N = No.e-kt donde N es el nmero de clulas (UFC/g), No el nmero inicial de clulas, t el tiempo, k constante de muerte trmica (caracterstica de cada microorganismo y es funcin de la temperatura), se tiene:

Sonde se observa que 2,3 log (N/No) = - k DT; y como hay una reduccin de los microorganismos a la dcima parte, la relacin N/No = 0,1 por lo tanto el log 0,1 = -1; entonces DT = 2,3 / k. El tiempo de reduccin decimal es la constante cintica usada con ms frecuencia en la industria de conservas vegetales e igual a D = 2,3 / k estando D y k definidos para una temperatura dada.



Las unidades del D son minutos. El tiempo de termodestruccin (D) vara para cada temperatura (de ah el subndice t) de forma que a mayores temperaturas el valor de D es menor, es diferente para distintos microorganismos, distintos entornos y diferentes condiciones fisiolgicas. Se puede calcular el tiempo de de tratamiento trmico, mediante la siguiente ecuacin:

t = - DT . log ( N ) N0

Si aumentamos la temperatura de tratamiento, el valor de D disminuye. Si graficamos la reduccin en la poblacin microbiana de un microogranismo a diferentes temperaturas, obtendremos lneas rectas de pendientes diferentes, tal como se ilustra en la figura a continuacin. Observe que a mayor temperatura, la pendiente de la lnea es ms inclinada (se acerca ms a ser una linea vertical), indicando que el proceso es ms rpido. Por lo tanto, a mayor temperatura, menores sern los tiempos de reduccin termal (valores D).

Si aumentamos la temperatura de tratamiento, el valor de D disminuye de forma logartmica tal y como se indica en la siguiente grfica:

La interrelacin entre D y T est dada por el valor z, conocido como constante de resistencia trmica. De manera anloga a como el valor D indicaba el tiempo necesario para lograr que el nmero de supervivientes se redujera al 10% de la poblacin inicial, el valor z indica el incremento en la temperatura necesario para que el valor D se reduzca a la dcima parte del inicial. La frmula incluida en la grfica permite calcular el valor z cuando conocemos el incremento de temperatura (T2 - T1) y los respectivos valores D. El valor z indica el incremento en la temperatura necesaria para que D se reduzca a la dcima parte de la inicial.



Z = T2 T1 = T2 T1 . log DT1 log DT2 log DT1/DT2

Los valores D y Z varan para cada microorganismo y para cada condicin. Las esporas, por ejemplo, tienen valores D mucho ms altos que las clulas vegetativas de los mismos microorganismos. Los microorganismos presentes en los alimentos, por otra parte, suelen tener valores D ms altos que cuando se cultivan en condiciones de laboratorio. Para poder determinar las condiciones en las que hacer un tratamiento trmico para destruir microorganismos es necesario dominar los conceptos de los valores D y Z Otro valor que tiene gran importancia aplicada en el estudio de la microbiologa de la termodestruccin es el parmetro F , tiempo de muerte trmica, que corresponde al tiempo que se requiere (medido en minutos de tratamiento) para reducir la poblacin microbiana presente en un alimento hasta un nivel deseado. Cada microorganismo existente en el alimento tiene su propio valor de F. Cuando consideramos que el calentamiento es un proceso instantneo, se puede calcular usando la siguiente frmula:

Ft = Dt (log N0 - log Nt )

Cuando el valor F se refiere a la temperatura de 121 C se designa como F0.

F0 = D121.1 (log N0 - log Nt )

Donde F0 es el tiempo en minutos requerido para lograr el grado de reduccin de la poblacin microbiana hasta un nivel deseado, N0 es el nmero inicial de microorganismos y Nt es el nmero final de microorganismos que se pretende llegar. Cuando se esteriliza un alimento de pH > 4.5 se supone que podra estar contaminado por Clostridium botulinum. Por su peligrosidad, se suelen aplicar entonces 12 reducciones decimales (12D). Esto significa que si existiese una espora viable por envase, despus del tratamiento trmico habra una espora viable por cada billn de envases (1012).

Ejemplo: para las cepas ms termorresistentes de Cl. botulinum D121 = 0,21 min, entonces, una reduccin 12D sera: F0 = 0.21 x 12 = 2.52 min

PREGUNTAS Y PROBLEMAS 1- Qu tipo de grfica representa generalmente la cintica de muerte de una poblacin microbiana? Qu tipo de ecuacin representa este comportamiento? Qu conclusiones puede obtener de la grfica?

2- Defina tiempo de reduccin decimal.Qu parmetro representa la variacin de D con la temperatura?

3- Determinar el valor del tiempo decimal de termodestruccin a 116 C (D116) de un microorganismo a partir de los siguientes datos de supervivencia al tratamiento:

4- El valor D120 para un microorganismo es de 3.0 minutos. Si tenemos una contaminacin inicial de 8 x 1012 clulas por gramo.

Qu valor de contaminacin tendr la muestra despus de un tratamiento trmico a 120C de 18 minutos?



5- Una empresa lctea ha recibido una partida de leche y los ensayos microbiolgicos realizados revelaron una carga inicial de bacterias totales de 105 UFC/ml. Se desea determinar si un tratamiento de esterilizacin de la leche fluda, podra disminuir los microorganismos detectados sin alterar la calidad nutricional, fisicoqumica y organolptica de la misma. Sabiendo que luego de 540 segundos a 100C se reduc e la carga microbiana a 10-2 UFC/ml, determine el valor de tiempo de reduccin decimal (D) a esa temperatura.

6- Cierto alimento presenta una contaminacin de 1012 ufc/g de Clostridium botulinum, con D121 = 0,21 min. y Z = 10 C Durante cunto tiempo deber prolongarse su tratamiento trmico a 121 C para que la contaminacin se reduzca a 1 ufc/g? A qu temperatura bastara un tratamiento trmico de 1,00 min?

7- Un alimento enlatado tiene microorganismos que tienen D121.1 = 1,5 min y Z = 23,4C. Calcular el tiempo de tratamiento trmico a 126,7C para reducir la centsima parte de la carga de microorganismos.

8- Se pretende elaborar una conserva de pH = 6 en envases de 100 g. Los anlisis microbiolgicos revelan que hay 1 espora viable de B. Stearothermophilus/100 g y 100 esporas de Clostridium Sporogenes / 100 g. Los valores D121 son respectivamente, 4 min y 1,5 min y la esterilidad que se pretende es de 10-4. Calcular F0 de la conserva.

9- Los tiempos de reduccin decimal D, para un microorganismo a varias temperaturas se muestran en la siguiente tabla:

Realice la grafica log D en funcin de la temperatura. Determine la constancia de resistencia trmica (Z), para el microorganismo

10- Para un microorganismo D70 es de 2 min Cunto tiempo hay que tener el alimento para pasar de 106 a 102 ufc/g en el alimento?

Temperatura C D (min) 104 27,5 107 14,5 110 7,5 113 4 116 2



ACIDEZ EN LOS ALIMENTOS La acidez en los alimentos es uno de los parmetros ms importantes que debe ser controlado tanto en la materia prima, como durante el proceso de elaboracin y en el producto terminado. De hecho, la determinacin de acidez se realiza a una enorme cantidad de productos alimenticios como parte de su control de calidad. Esto se debe a la incidencia directa de este parmetro en las caractersticas organolpticas de los alimentos y en sus propiedades tecnolgicas y de conservacin. Los valores de acidez pueden ser muy variables en los alimentos, por ejemplo, algunas frutas como la manzana tienen poca acidez y otros tienen una acidez importante como en el caso del limn. Los cidos predominantes en frutas son: el ctrico (en la mayora de las frutas tropicales), el mlico (Ej. manzana), el tartrico (Ej. uvas). La acidez es una de las determinaciones ms comunes practicadas en los alimentos y su medicin es importante, ya que una acidez ms elevada de la esperada puede ser un indicador de una posible contaminacin microbiolgica del producto, puesto que algunos microorganismos producen cidos como resultado de sus procesos metablicos (bacterias lcticas, levaduras, etc.), por ejemplo en la leche el aumento de la acidez se debe a la formacin de cido lctico, que se produce por el desdoblamiento de la lactosa, provocada por los fermentos lcticos que estn en la leche. En granos y productos de molienda el deterioro de los mismos va acompaado de un incremento de la acidez. En aceites y grasas comestibles, el ndice de acidez est asociado a procesos hidrolticos que liberan cidos grasos de los triglicridos; este proceso constituye una de las primeras manifestaciones de alteracin en los lpidos. Como vemos la acidez es un indicador de alteracin de algunos alimentos, especialmente en leche, grasas, aceites, jugos de frutas y vegetales, etc. La acidez en los alimentos viene dada, de forma general, por una mezcla de cidos orgnicos dbiles; sin embargo, en la determinacin de acidez total valorable no se cuantifican estos cidos de forma independiente, puesto que el fundamento de la determinacin se sustenta en la valoracin con una base fuerte (generalmente NaOH ) de todos los grupos cidos capaces de ser neutralizados por el lcali. De ah que por convenio, los resultados de la acidez total valorable se expresan en funcin del cido ms abundante el cual es caracterstico de cada tipo de alimento. Por ejemplo en los lcteos la acidez se expresa en acido lctico, en conservas de frutas ctricas en acido ctrico, en vinagres en acido actico, etc. La acidez en algunos alimentos puede clasificarse en acidez voltil, fija y total. La acidez total engloba la acidez fija y voltil. El contenido de cidos voltiles es de importancia en productos fermentados de frutas y cereales. En vinos constituye un buen ndice de calidad; la presencia de 0,1% o ms de cido actico es un indicador de descomposicin del producto. La determinacin de acidez voltil es tambin til, entre otros productos, en la determinacin de la descomposicin de algunos productos enlatados. La determinacin de acidez en productos alimenticios lquidos tales como jarabes, jugos, vinos y bebidas claras que no contienen cantidades apreciables de dixido de carbono CO2 presenta pocos problemas. Para productos que contienen dixido de carbono disuelto deben eliminarse el CO2 en el agua en la cual se disuelven y en otros casos como harinas, se prepara un extracto suspendiendo el alimento en un disolvente y se determina la acidez del lquido sobrenadante, decantado previamente.

PREGUNTAS Y PROBLEMAS 1- Qu importancia tiene la determinacin de la acidez en los alimentos? A qu se debe la acidez en algunos alimentos?

2- Calcular la acidez que tiene un 20 ml de leche, que requieren 0,5 ml de NaOH N/9 f = 1,05 para su neutralizacin en presencia de fenolftalena. Expresar la acidez en g de cido Lctico/100 ml de leche (% acido lctico). Dato: Frmula acido lctico H3C-CH(OH)-COOH.



3- Para la determinacin de acidez de miel, se procede de la siguiente manera: Se disuelven en 100 ml de agua destilada libre de CO2, 15 g de una muestra se y se titulan con NaOH 0,2 N gastndose 2,2 ml. Expresar la acidez en meq acido / Kg de miel y en % Acido frmico.

4- En la valoracin de la acidez de un vino se han obtenido los siguientes resultados: a) En la determinacin de acidez total se parti de 25 ml de vino problema, necesitndose

para su neutralizacin 1,0 ml de NaOH N/4 f =1,049 en presencia de fenolftalena como indicador.

b) en la valoracin de la acidez voltil, se han destilado 25 ml de vino, recogindose 200 ml de destilado, hasta que el mismo no de reaccin acida. Se titula el destilado, en presencia de fenolftalena como indicador, para lo cual se han necesitado para su neutralizacin 0,5 ml de NaOH

Calcular: acidez total, voltil y fija.

5- En la determinacin de acidez en una muestra de Pur de tomate concentrado, se tomaron 8 g del alimento y se suspendieron en aproximadamente 70 mL de agua destilada. La suspensin de agit durante 5 minutos y posteriormente se filtr a travs de papel de filtro de filtracin rpida. El filtrado se llev a un matraz volumtrico de 100 mL y se enras. De esta solucin se tomaron 20 mL, los cuales fueron diluidos hasta 50 mL. Finalmente se extrajo una alcuota de 25 mL y se valor con NaOH de c(x/z)= 0.0085 mol/L consumindose 23 mL de la base. Se sabe que la acidez de este producto se expresa como Acido Ctrico, cuya M(x)= 192 g/mol y que 1 mL de NaOH 0.01 mol/l equivale a 0.64 mg de Acido Ctrico. Calcule:

a) Masa de Acido Ctrico en la alicuota finalmente valorada. R: 0.0125 g b) Masa de Acido Ctrico en los 8 g de Pur de Tomate. R: 0.125 g c) % de Acido Ctrico en la alcuota finalmente valorada. R: 0.05% m/V d) % de Acido Ctrico en la solucin inicial luego de filtrada y enrasada. R: 0.12% m/V

Averiguar si el Pur de Tomate analizado cumple con la legislacin.

6- En una muestra de leche de 20 ml se emplearon 2,6 ml de solucin Dornic. Exprese los grados Dornic de esta leche en g % de cido lctico (1 ml de NaOH Dornic titulan 0,01 g de cido lctico). R: 13 D 0,13 % cido lctico.

7- Calcula el IA para los siguientes aceites de oliva y expresarlos en % de acido oleico y en mg KOH/g: Muestra masa de muestra V de NaOH 0,05 N f=1,000 Aceite I 1,7500 g 0.3 ml Aceite II 1,3200 g 0,6 ml Aceite III 4,2 g 1,5 ml

Decidir si los siguientes aceites cumplen con el requisito establecido por el CAA para aceites de oliva extra virgen. Datos: Moleico= 282 MKOH= 56,1

8- Se desea conocer la cantidad de cido actico en una muestra de vinagre comercial. Para realizar la determinacin se toman 25 mL de vinagre y se diluyen con agua destilada hasta 250



mL de disolucin. Posteriormente se extrae una alcuota de 10 mL a la cual se realiza la cuantificacin de cido actico. Si se titula con NaOH 0,1 N y se gastan 9,25 ml del mismo. Calcular:

a) Los gramos de cido actico en la alicuota finalmente valorada. R: 0.055 g b) Los gramos de cido actico en los 25 ml de vinagre. R: 1.375 g c) % m/v de acido actico R: 5.5 % m/v

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