UNIDAD_02_2011

5/12/2018 UNIDAD_02_2011 - slidepdf.com

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2.1. Alteración de alimentos frescos

Causas de la descomposición de los alimentos frescos:

Procesos físicos

) Evaporación del agua (pérdidas de peso, mermas)

) Desecación y contracción de la superficie

) Cambios de coloración.

Procesos Químicos y Bioquímicos

) Procesos de maduración (producción de etileno en frutas

y vegetales)

) Degradación de Albuminoides ³autolisis´ de tejidos en

carnes y pescados



) Reacción de Maillard: Consiste en la descomposición de

glúcidos y proteínas en compuestos intermedios liberando

polímeros de color pardo y sabor amargo.

) Desnaturalización de proteínas: Modificación de las estructuras

cuaternaria, terciaria y hasta secundaria de las proteínas,

perdiendo sus propiedades funcionales como ser la solubilidad,

actividades enzimáticas, etc.

) Modificaciones físico químicas: A temperatura ambiente, con el

transcurrir del tiempo, los almidones que se encuentran en

estado amorfo se cristalizan. Esta es la causa por la cual el pan

se endurece.

) Oxidaciones no enzimáticas: Los lípidos y ácidos grasosinsaturados sufren procesos de oxidación que le otorgan al

alimento el gusto rancio característico.



) Alteraciones enzimáticas: Se trata de reacciones bioquímicas

en las cuales una enzima (catalizador biológico) produce

reacciones específicas. Por ejemplo:Hidrolasas: actuantes sobre proteínas (proteasas), lípidos

(lipasas), y glúcidos (glucosidasas y alfa y beta amilasas).

Oxidasas: Compuestos enzimáticos que permiten las

oxidaciones de los glúcidos y de los lípidos en fenómenos

respiratorios y de fermentación.



Procesos microbiológicos

) El deterioro de frutas y hortalizas puede ser causado por numerosos hongos y bacterias.

) Las pérdidas más importantes son ocasionadas por mohos de los

géneros Alternaria, Botrytis, Botryosphaeria, Colletotrichum,Diplodia, Monilinia, Penicillium, Phomopsis, Rhizopus y Sclerotinia y por las bacterias de los géneros E rwinia y Pseudomonas.

) La mayor parte de estos microorganismos son débilmentepatógenos.



2.2. Estrategias para conservación de alimentos

Criterios de decisión de un método de conser vación paraalimentos:

1. Máxima prolongación de la capacidad de conservación de losalimentos.

2. Mínima modificación de las características sensoriales de lacalidad y del valor nutritivo.

3. Amplia esfera de empleo.

4. Bajos costos

5. Ausencia de acciones nocivas para la salud.



Efectos de la temperatura

La temperatura es el factor más importante que gobierna la calidad

de los alimentos.

En el caso de los frutos climatéricos, se puede recurrir a las bajastemperaturas para retrasar el comienzo de la maduraciónorganoléptica.

El efecto del descenso de la temperatura sobre la maduración

organoléptica sigue una relación exponencial.

El proceso unitario de refrigeración y congelación reduce la tensiónde vapor de agua, disminuyendo la evaporación de agua y la

perdida de peso.

Al reducir la temperatura disminuye la cinética de las reaccionesquímicas de deterioro.



Efectos adversos de las bajas temperaturas

La lesión por congelación tiene lugar a temperaturas de 0ºC oinferiores e implica la formación de hielo inter o intracelular.

La temperatura de congelación depende de la concentración

de solutos en el tejido; el punto de congelación es tanto más bajo

cuanto mayor sea la concentración osmótica .

Efectos adversos de las temperaturas elevadas

La exposición a temperaturas elevadas se produce por acción

directa de la luz solar o a temperaturas del aire altas, o

tratamientos térmicos.

La actividad de las enzimas de las frutas y hortalizas

disminuye a temperaturas por encima de 30ºC (se desnaturalizan);

muchas siguen activas a 35ºC, pero la mayoría se inactivan a 40ºC.



La exposición continua de algunos frutos climatéricos a temperaturasen torno a 30ºC facilita la maduración de su porción comestible,

pero inhibe su pigmentación.



Para conservar la consistencia del producto

Los emulsificantes confieren a los productos una textura consistentee impiden que se separen.

Los estabilizantes y espesadores les dan textura suave, uniforme.

Los agentes anticoagulantes ayudan a sustancias como la sal a fluir

con libertad.

Para aumentar o mantener el valor nutritivo

A muchos alimentos, como la leche, la harina, cereal y margarina se

les agregan vitaminas y minerales para completar aquellos que tal

vez falten.



D.S. 977, TITULO XV PARRAFO II

Artículo 350.- La harina deberá contener como mínimo las siguientes

cantidades de vitaminas y sales minerales:

Tiamina 6,3 mg/kg

Riboflavina 1,3 mg/kg

Niacina 13,0 mg/kg

Hierro 30,0 mg/kg

Acido fólico 2,0 a 2,4 mg/kg

El hierro debe agregarse en forma de sulfato o de pirofosfato

ferroso.

La fortificación de la harina con ácido fólico será obligatoría a

partir del 01.de enero del año 2000, pudiendo ser incorporada en

formavoluntaria con anterioridad.(1)



Aumento de la HR

El incremento de la HR del aire reduce el dpv entre el

producto y el aire y, por tanto, la cantidad de agua evaporada del

producto antes de que se sature el aire de su entorno.

Humedades relativas muy altas, (por ej., > 95%) tienen el

inconveniente de favorecer el crecimiento de los hongos (por ej.,en los cítricos).

En los medios de cultivo, la mayor parte de los hongos dejan

de crecer cuando la HR se reduce a alrededor del 90% y sólo unos

pocos pueden multiplicarse a una HR del 85%.

A HR más bajas, las esporas no germinan, aunque en la

herida exista suficiente agua libre para permitir su germinación.



Movimiento del aire

Para arrastrar el calor almacenado en el producto, se

necesita que el aire circule; pero hay que tener en cuenta los efectos

del movimiento del aire sobre las pérdidas de agua.

Siempre existe una capa de aire, de un grosor

microscópico, inmóvil, adyacente a la superficie del producto, en

que la presión de vapor de agua se halla aproximadamente enequilibrio con la del producto.

Embalaje

Las pérdidas de agua pueden reducirse colocando en torno al

producto una barrera física adicional, que también reduce el

movimiento del aire sobre la superficie del mismo.

El más simple de los métodos consiste en cubrir las pilas de

frutas y hortalizas (embaladas en bolsas o cajas) con materiales

impermeables.



2.3. Preparación o transformación de los alimentos

2.3.1. Preparación tecnológica de productos vegetales

Antes de someter los alimentos a un proceso tecnológico debe

pasar por diferentes operaciones unitarias, entre ellas:

- Clasificación

- Calibrado

- Limpiado (pelado)

- Enjuagado o lavado



CLASIFICACIÓN

Ordenar la materia prima en diferentes grados de calidad.

Para aumentar la eficiencia tecnológica se tiende a clasificar antes delproceso.

Se realiza generalmente en forma manual.

La clasificación de materias primas vegetales se utiliza para: Descartar unidades de descarte

Facilitar la calibración posterior



CALIBRADO

Consiste en separar las frutas y vegetales bajos criterios detamaño, volumen o peso.

Los mejores resultados se obtienen en calibradoreshorizontales, los equipos de tambor rotatorio malos resultados.

Son mas eficientes los equipos calibradores con orificios

redondos.

El daño mecánico depende del material de construcción.(metal>plástico).

Calibre 1

Calibre 2

Calibre 3

Alimentación



LIMPIEZA

Eliminar de la M.P. porciones vegetales no comestibles ode inferior valor.

Residuos de productos vegetales:

Ar vejas 55-75%

Apio 40-50%Coliflor/espinaca 30-45%

Pepino/zanahoria 20-40%

Frutillas 10-20%

La limpieza consiste en quitar la cascara, hueso, hojas,

pecíolos, cálices, etc.

Para retirar la piel de los vegetales se utilizan métodos

químicos, mecánicos, termicos o mixtos.



PELADO

Los métodos de pelado mas utilizados en los procesostecnológicos de alimentos son:

Pelado mecánico:

Consiste en frotar la cáscara contra la superficie interna de untambor rotatorio revestido de granos de tierra silícea.

Trabajan en flujo continuo.

Requieren productos de buena calidad.

Pelado al vapor:

Consiste someter el producto a vapor de agua durante un tiempodeterminado y luego retirar la piel reblandecida por duchas deagua a presión (0,6 MPa)



Al actuar en equipos continuos se reduce el consumo de vapor.

³Multiflash-peeling´ repeticiones de varias compresiones ydescompresiones del vapor (evita los surcos de cocción profundos)

Terminan en un pelador en seco donde se cepilla la piel.

Pelado químico

Se trata la materia prima con una solución alcalina (lejía sódica) adeterminada [c] y Tº, posteriormente se lava con agua y seneutraliza con una solución ácida débil.

Consiste en un método combinado de tratamientos químicos ytérmicos.

Los parámetros dependen del estado de la M.P.



Generalmente se usan los siguientes parámetros:

Temperatura 55-65ºC

Alcali [c] 15-20%

Tiempo inmersión 2-4 min. (Zanahorias)

10-13 min. (Patatas)

Método ³Wurpeel´ inmersión breve de álcali (2-3 min) luego elproducto se somete a radiación infrarroja.

Pelado al vapor y alcalino: La M.P. se trata primero con vapor deagua, posteriormente se sumerge 6-10 min en NaOH al 10% a75ºC.

Pelar la fruta en estado fresco es difícil. Manzanas se pelan amaquina.



ENJUAGADO O LAVADO

Se utilizan para retirar de la superficie de las M.P.Impurezas minerales.

Las impurezas de tierra provocan alta contaminaciónmicrobiológica.

Con frecuencia son lavadoras de cepillo, lavadoras de lejìa,

enjuagadoras por aspersión.

El agua debe cumplir requisitos de potabilidad, debe cambiarsefrecuentemente.

Artículo 416 .- E

l agua utilizada para el enfriamiento de las conservasdeberá ser clorada, debiendo controlarse, para asegurar en todo momento

un nivel no inferior a 0,2 mg/l de cloro libre residual . S i esta agua se

recircula debe separarse toda materia orgánica insoluble.



2.3.2. Preparación tecnológica de productos animales

La preparación tecnológica comprende etapas como:

Descuartizado: Corte de la canal en partes previstas para

tratamientos y usos distintos.

Deshuesado: Retirada de huesos de las masas musculares a

las que se encuentran anatómicamente unidos.

Despiezado: División de los cuartos en piezas de carne

compactas y adecuadas para diversos tipos(cortes).



La fase de preparación posterior consiste en eliminar porciones no

comestibles. El grado de picado depende del destino posterior (porcionado en

trozos, paso por cuter, corte en cubitos)

Modificaciones de la materia prima

Desde la muerte del animal y tras sucesivas secuencias de

la Faena, refrigeración y tiempo, la carne va sufriendo

modificaciones que se cumplen casi obligatoriamente.

A. MermasB. Rigidez cadavérica

C. Maduración

D. Modificación del Olor

E. Modificación del Color



Mermas: Perdida de peso

Factores Condiciones ambientales

(Temperatura, HR y velocidad del aire)

Producto (% de agua, Tipo de animal y tamaño)

Horas de exposición

Controles (control de temperatura, HR y velocidad del aire)

Rigidez cadavérica: Músculos consistentes rígidos y firmes.

Fibras acortadas y engrosadas de tamaño.

Duración (comienzo 1 - 8 horas)

(termino 48-72 horas)



Maduración:

Desintegración del músculo libera enzimas que en condiciones de

temperaturas y pH desarrollan acciones proteolíticas.

Efecto del pH: Se eleva a 6.0 a 6.2 por bases alcalinas

especialmente amoniacales.

La estructura normal de la fibra desaparece y se desorganiza eltejido conjuntivo y muscular.

La carne es más tierna, sabrosa y aromática.

Controles:Tipo o calidad del animal

Tipo de músculo

pH

Higiene

Temperatura



Modificaciones del Olor:

Normal y característico A jeno (crecimiento m.o., modificaciones químicas por absorción)

Modificaciones del Color:

Mioglobina (ver figura 2.1)

Grasa



Mb

MIOGLOBIN A

Fe++

PURPUR A

Interior de la carne

fresca

MbO2

OXIMIOGLOBINAFe++

ROJO VIVOSuperficie de la carne fresca

Oxigenación

(O2)

MET AMIOGLOBIN A

Fe++ P ARDO

SULFOMIOGLOBIN A

VERDECOLEMIOGLOBIN A

VERDE

PORFIRIN AS LIBRES

Y OXID AD AS

P ARD AS, AMARILLAS

INCOLOR AS

Oxidación

Reducción

OxidaciónOxidación

S - -

+

Oxidación Reducción

+

Oxidación

S - - +Oxidación

Oxidación

Reducción

Reducción+ Oxidación

Figura 2.1. Comportamiento de lamiglobina en la coloración de las

carnes



3. CONSERVACIÓN POR BAJAS TEMPERATURAS

El proceso de conser

vación por baja temperatura consiste en laextracción del calor del alimento, lo que produce:

Reducción del crecimiento de M.O.

La velocidad de reacción de todos los procesos disminuye al

reducir la temperatura.

Por cada 10ºC de reducción de Tº la velocidad de un proceso sehace 2 ó 3 veces menor.

Mejor abastecimiento de mercados.

Mejor calidad de los productos.

Disminución de las perdidas.

3.1. Conceptos de Refrigeración y Congelación

REFRIGERACIÓN

En los sistemas de refrigeración la Tº se mantiene en torno a

los 0ºC.



Las condiciones del sistema de refrigeración depende de las

características del producto.

Los límites de temperatura para alimentos frescos se

encuentran entre los 2ºC (Vegetales) y ±2ºC ( Animales, carne grasa).

Sistemas denominados C onservación por congelación

parcial , consiste en someter el alimento a Tº bajo el punto de

congelación ±3... -4ºC.

El proceso provoca la congelación de capas superficiales.

Parámetros importantes en la refrigeración, a parte de latemperatura:

- HU M E DAD AMBI ENT AL R E LAT IVA

- V E LOCIDAD DE V ENT ILACIÒ N



Humedad ambiental relativa (80-95%)

Una elevada humedad sin ventilación puede provocar el

crecimiento de microflora.

Una HR demasiado baja aumenta la desecación de productos

sin envasar(Frutas y vegetales, carnes, pescados, etc.) o envueltos en

materiales no impermeables.

Movimiento del aire en la superficie del producto o en torno a un

apilamiento del orden de 0,1 ± 0,3 m/s.

También se aplican velocidades de 0,5 ± 5 m/s.



Las principales perdidas de calidad de los alimentos se

debe al crecimiento de bacterias psicrófilas:

Pseudomonas

Flavobacterium Achromobacterium

Algunos mohos, como:

Penicillium

C ladosporiumThammidium



El problema mas importante de los alimentos refrigeradoscorresponden a las mermas por desecación, estas perdidas son

mayores que los productos congelados.

A 0ºC y a una H.R. del 90%, la merma de una carne sin

envasar es 5 veces mayor a una carne a la misma H.R. pero a ±28ºC.

Para mejorar la calidad de los sistemas de refrigeración:

Aplicar ozono en la nave de deposito.

Aplicando radiaciones ionizantes.

Mediante Atmósferas controladas.

Mediante Atmósferas modificadas. (o N2 , o CO2 y q O2)



Prerrefrigeración o prefrío:

Corresponde a un enfriamiento rápido que se realiza a los

productos perecederos (Frutas-vegetales)

Productos Temperatura prefrío

Duraznos, damascos, 3 a 4°C

ciruelas, algunas peras

Manzanas, uvas, tomates, 5 a 8°C

espárragos

Cítricos, alcachofas, plátanos, 8 a 12°C

piñas



Importancia del prefrío:

Disminuye la actividad metabólica retardando la maduración.

Permite una mejor manipulación de los productos

El rápido enfriado disminuye el crecimiento de M.O.

Disminuye el deterioro del producto, menos perdidas de peso.

Evita oscilaciones térmicas en el interior de la cámara de refrigeración.



Tipos de Refrigeración:

1. Corrientes de aire frío

Túnel o cámara, por donde circula aire frío (0 a 6 °C), HR (85-

95%), Velocidad del aire 0,3-5 m/s.

2. Agua fría (Hidrocooler)

Inmersión: Introducción del producto envasado en agua enfriada

Aspersión: Sistemas de ducha a presión

3. Hielo

Muy utilizado en la refrigeración de pescados, generalmente se

usa una relación de 3:1 ó 2:1, también es utilizado en la refrigeración de

carnes de aves.



4. Sistemas de refrigeración mecánicos

5. Sistemas de refrigeración criogénicos



Cálculo de carga de enfriamiento en una cámara de refrigeración(Dossat, Cap.10):

Se determina mediante la suma de diversas fuentes de calor,

entre ellas:

a) Carga ganada por las paredes

b) Cargas por cambios de aire

c) Carga del producto

d) Cargas varias:

- Aportadas por la iluminación

- Aportadas por personas(Operarios)- Aportadas por envases y embalajes

- Aportadas por motores (Yales, montacargas, etc.)

- Aportada por la solidificación del serpentín



a) Factores que determinan la ganancia por las paredes

T U AQ (!

Q : Cantidad de calor transferida (BTU/hr) A : Area de superficie de pared externa (pies2)

U : Coeficiente global de transferencia de calor

BTU/ (h) (pies2)(ºF)

(T (D) : Diferencia de temperatura a través de la pared (un lado y

otro) (ºF)



Cálculos de U:

fo Kn x

K x

K x

fiU 1....1

1

21

!(Ec. 10.5, Pág.. 197)

b) Cargas por cambio de aire

airedecambioFactor airedecambios Nºinterior Volumen!

C AQ(Tablas 10.8 A ó 10.8B)

c) Carga del producto

)( T cmQ pr od

(!

Q : Cantidad de calor en BTU

m : Masa del producto en libras

c : Calor específico arriba de congelación BTU/ Lb ºF

(T : Cambio en la temperatura del producto



d) Cargas Varias:

Qpersonas = Factor x Nº personas x 24 h

Calor equivalente por persona de acuerdo a Tº de la càmara

(Tabla 10-15) Pág.. 218

e) Calor de iluminación

Qiluminación = Tabla de acuerdo a volumen interno

f) Calor de envases y embalajes

L U

(!

cajas N T C pm

envases

Q)(

Qilum. = Potencia x 3.42 (BTU/ W h) x 24 h



m : Masa unitaria de cajas

Cp : Calor especifico promedio de cada caja

N cajas : Número de cajas (a partir del volumen)

U : Tiempo de enfriamiento

L : Factor de rapidez depende del producto

5

9°C = (°F ± 32)

°F = °C + 329

5



CONGELACIÓN

La congelación es mucho mas compleja en el aspecto

tecnológico como termotécnico que la refrigeración.

Las principales industrias de alimentos del país y en el mundo

(hortalizas ± frutas)

La conser vación por Congelación se consigue aplicando

temperaturas inferiores a la zona térmica de crecimiento de M.O. y

reacciones de la actividad enzimática tisulares.

A la vez se deshidrata el producto con mediante el paso del

agua desde líquido a sólido(hielo).

La capacidad de conser vación de un producto congelado es

muchas veces superior a la del mismo producto refrigerado.

(Ver figura 1, pag. 3, Gruda & Postolski)



Se alcanza un óptimo de calidad en un producto congelado

dependiendo de:

Asociado a un tratamiento térmico previo (Escaldado de verduras)

Preparación química ( Adición de azúcar o jarabe de fruta)

Envases adecuados.

Es necesario además que se cumpla lo siguiente:

Estado de la materia prima

Método de tratamiento

Tipo de congelación (rápida-lenta)

Condiciones de la cámara de almacenamiento (-18°C)

Método de descongelación

El grado de calidad se ve reflejado en la calidad sensorial,

preser vación de nutrientes y vitaminas.



Pretratamientos de la congelación:

Tienen la finalidad de limitar las reacciones químicas de efectos

indeseables y la oxidación:

Eliminación de capas de grasa superficial adición de antioxidantes.

Evisceración de pescados y animales (evitar la difusión de enzimas

del tubo digestivo)

Destrucción de enzimas mediante escaldado (Hortalizas)

Embalaje hermético a gases y vapores.



Congelación lenta / rápida:

Los efectos de la rapidez de congelación se obser van en la

descongelación.

Una congelación lenta produce una exudación de líquidos

mas abundante que una congelación rápida(Driping)

(Ver nucleación O.U.)

Relaciones TTT (tiempo temperatura tolerancia)

Las relaciones tiempo-temperatura son fundamentales para la

evolución de las cualidades del producto.

El tiempo se puede aumentar dentro de ciertos límitesconsiderando aspectos como:

Utilizar envolturas herméticas

Eliminando el Aire

³M

étodos barrera´, etc.



Existen indicadores Tiempo ± Tº (NEW!), dispositivos que a

través de cambios de color señalan si el producto ha sobrepasadola Tº de control máxima permitida.

Factores de calidad de congelados:

Producto mismo (MP: estado fisiológico, higiénico, frescura, etc)

Procesos y operaciones previas a la congelación (Blanqueo de

hortalizas, evisceración, descabezamiento, edulcorado de frutas,

etc.)

Técnica de congelación utilizada ( Aire en túnel, lecho fluidificado,por contacto, IQF, etc.

Embalaje (caracteristicas como permeabilidad al vapor de agua,

oxigeno del aire, etc.)



Descongelación:

Es una fase crítica de los productos congelados.

El riesgo es el crecimiento de M.O. a temperaturas de

descongelación lenta entre 5 y 65ºC (Tº ambiente)

Por lo general una descongelación segura puede ser:

ÃMantener el producto bajo la zona de Tº peligrosas (sobre 5ºC).

Ã Alcanzar rápidamente la Tº umbral de pasteurización(65ºC)

ÃUtilizar un método que actúe directamente sobre los cristales de

hielo (Microondas)

U n modo de descongelación valido en todos los casos esla descongelación lenta en aire frío (Cámara a 4ºC o frigoríficodoméstico)



Cur vas de congelación

tf

A

S

B

C E

F

Tiemp

T e m p e r a t u r

Ua

Uf

Etapa Proceso

A -S El alimento se enfría por debajo de su punto de congelación Uf siempre inferior a 0°C. En el punto S, el agua se encuentra a

una temperatura inferior al punto de congelación aún está en estado líquido ("Sobreenfriamiento")

S - B La temperatura aumenta rápidamente hasta alcanzar el punto de congelación, ya que al formarse los cristales de hielo selibera calor latente de congelación a una velocidad superior a la que esta se extrae del alimento.

B - C Se elimina el calor latente y se forma el hielo, pero la temperatura permanece casi constante. El incremento de laconcentración de los solutos en la fracción de agua no congelada provoca un descenso en el punto de congelación y la

temperaturadesciende ligeramente.En esta etapa se forma la mayor parte del hielo.

C - D Uno de los solutos alcanza la sobresaturación y cristaliza. La liberación del calor latente de cristalización provoca unaumentode temperatura.

D - E La cristalización del agua y solutos continúa. El tiempo total de congelación (tf ) se haya determinado por la velocidad deextracción de calor.

E - F La temperatura de la mezcla de agua y hielo desciende hasta alcanzar la del congelador.

(Temperatura de almacenamiento -20°C)



CURVADE CONGELACION

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

0 2 4 6 8 10

TIEMPO (h)

T E M P E R A T U R A

( º C )

Congelación lenta

CongelaciónRápida

ZON ACRITIC A

Evolución de la Tº del alimento en la zona crítica



Producción industrial de frío

1. Producción mecánica de frío:

Exterior (liberación de calor) Interior (absorción de calor)

Ciclo mecánico de refrigeración



La ³producción de frío´ mecánico no

es mas que la evaporación y

condensación de un refrigerante en

un sistema cerrado. En diagrama

entalpía ± presión:



Entropía (KJ / Kg)

P r e s i ó n ( K p

a )





2. Sistemas criogénicos

Un compuesto criogénico es un refrigerante que cambia de

fase absorbiendo el calor latente del alimento con el que entra encontacto. Son compuestos criogénicos (CO2) sólido o líquido, y el (N2)

líquido.



Sistemas de congelación

Para disminuir el tiempo de congelación de los alimentos senecesita una muy baja Tº de congelación y coeficientes convectivos de

transferencias de calor (h) grandes.

Sistemas de congelación indirectos:

- Congelación por placas

- Congelación por aire forzado

- Congelación para alimentos líquidos

Sistemas de contacto directo:

- Congelación IQF

- Congelación en Bloque

- Congelación de lecho fluidizado



Sistemas indirectos:

El producto y el refrigerante son separados por una barrera,el sistema de congelamiento indirecto incluye aquellos en que la

barrera es el material de empaque.

a) Congelación por placas: es el método indirecto mas fácilmente

reconocible.E

l producto es congelado entre dos placas.

Congelador de placas Carga



Cong. Placas (aislado) Cong. Placas (cortinas)

Productos



En algunos casos solo es una placa la que se encuentra en

contacto con el producto.

En los sistemas de múltiples placas se incrementa la presión

entre placas para reducir la resistencia a la transferencia de calor.

El sistema opera en un formato tipo batch, que es útil en el

sentido de flexibiliza la diversidad de formas y tamaños de losproductos.

Existen además sistemas continuos en las cuales las placas

se mueven en un sistema cerrado.



b) Congelación por aire forzado: El tamaño y la forma de los

productos muchas veces no permite la congelación por placas.

En estos sistemas existe una barrera entre el producto y el

aire que es puesto a elevadas velocidades mediante ventiladores.

Muchos de estos sistemas son continuos. Sobre una cinta

transportadora.

El largo y velocidad de cinta

determinan el tiempo de

residencia o tiempo de

congelación.



Sistema de aire forzado

Túnel de congelación



Congeladores de banda en espiral



c) Congelación para líquidos: El mas utilizado es el de superficie

rascada. Pueden ser continuos o discontinuos.

El tiempo de residencia debe ser necesario para disminuir hasta la formación de cristales de hielo.

Alimentador por

chapoteo

Distribuidor

Cuchilla



Sistemas de contacto directo:

Estos sistemas son mas eficientes ya que no existen barreras detransferencia de calor entre el alimento y el refrigerante

El refrigerante puede ser aire a baja temperatura a altavelocidad o líquidos refrigerantes con cambio de fase mientras

están en contacto directo con la superficie del producto.

a) Congelación IQF: (Individual Quick Freezing), o congelación

rápida de manera individual.

Este proceso de congelamiento rápido permite que los cristales

de hielo sean de tamaño muy pequeño.

Estos productos presentan alta calidad sensorial y nutritiva, el

driping es prácticamente inexistente.



Existen muchos equipos, lo importante en estos son:

Elevados valores de coeficientes de transferencia de calor

Altas velocidades de aire

Alimentación de productos de forma individual

Producción Batch o continuos

Altos rendimientos

Excelente calidad del producto final

Unidades congeladas individuales



Los equipos IQF pueden ser por congelación mediante aire

forzado o congelación criogénica (N2 ó CO2).

I Q F r o t a t o r i o

IQF Criogénico



b) Sistemas de congelación en bloque: Es un método de

congelación donde el producto es alimentado en bloque. Es muy poco

utilizado debido a su ineficiencia y mala calida del producto final.

c) Congelación por lecho fluidificado: Una capa de partículas es

colocada sobre una superficie perforada desde donde se transfiere

aire frío.

Este método de congelación no es muy utilizado, presenta

diversos problemas, necesita partículas uniformes, daños mecánicos

en frutas y vegetales, etc.



Instalaciones de congelado mediante lecho fluidificado



Unidad 4. CONSERVACIÒN PORALTAS TEMPERATURAS

Existen dos modalidades de tratamiento térmico:

- Pasteurización (que pretende fundamentalmente la higienización del

producto)

- Esterilización (cuyo objetivo es la destrucción de los M.O.

Presentes, esporulados o no)

En este último grupo se encuentran los denominados³conser vas´.

Comportamiento de M.O. y enzimas frente a la temperatura

La Tº es lo que mas influye en el crecimiento microbiano, en

la actividad de enzimas y en la velocidad de muchas reacciones

químicas.

Se ajustan a una ecuación de Arrhenius:

A

T R

Eav log

303.2

log

!



1/K

L o

g v

Ecuación de Arrhenius

Actividad enzimática y crecimiento de M.O.



Termobacteriología

El fundamento de la conser vación por el calor consiste enla destrucción térmica de los microorganismos y enzimas que seencuentran en los alimentos.

Para conseguir la destrucción termica el alimento debesometerse a un ciclo de calentamiento y enfriamiento adecuado.

Estas condiciones deben minimizar en lo posible losprocesos de degradación de nutrientes y factores de calidad del

producto.



Los procesos inferiores a 100ºC se denominan de

Pasteurización y están destinados a higienizar el producto (liberar de gérmenes patógenos).

El efecto inhibidor de los ácidos comienza a manifestarse a

pH 5.3 y el C lostridium botulinum y otros microorganismos

patógenos, solo son inhibidos a pH inferiores a 4,5.

Bajo pH 3.7 solo pueden desarrollarse hongos, es decir el

valor clave de pH es de 4,5.

En los procesos de baja acidez pH mayor que 4,5 elproceso térmico debe ser capaz de inactivar estos M.O.

patógenos, exigiendo Tº superiores a 100ºC, las que se denomina

³esterilización´.



La denominada Esterilización comercial se refiere al

tratamiento térmico diseñado a destruir los MO patógenos y susesporas.

Operaciones preliminares de transformación:

Antes de esterilizar un producto debe someterse a variastransformaciones, como:

- Lavado

- Selección

- Pelado

- Trozado- Molienda

- Descarozado

- Escaldado

- Otros.

F d t d l té i d E t ili ió



Fundamentos del proceso térmico de Esterilización

Antecedentes microbiológicos, factores que afectan la

termodestrucción de microorganismos:

La velocidad de destrucción de las bacterias es

específico para cada especie y es tanto mas rápida cuanto mas

alta es la temperatura.

Las esporas de ciertos especies bacterianas son

extraordinariamente resistentes al calor .

La resistencia de las esporas al calor es alterada por

una serie de factores como: contaminación inicial, edad delmicroorganismo, pH, presencia de aditivos, etc.

Los géneros mas importantes de MO que producen

esporas son Bacillus que es aerobio, y Clostridium,

anaerobio.



Curvas de supervivencia

La muerte de los

MOsigue un orden logarítmico.

Si graficamos nº de células vivas de una suspensión

bacteriana versus tiempo de exposición a Tºconstante, en

papel semi-logaritmico, se obtiene una recta denominada

CUR

VAD

E SUPER

VIVENCIA.El inverso de la pendiente de esta recta determina el

tiempo necesario para destruir el 90% de las células y se

denomina ³D´ o tiempo de reducción decimal.

³D´ numéricamente corresponde al número de minutos

necesarios para atravesar un ciclo logarítmico, a temperatura

constante.



1

10

100

1000

10000

100000

1000000

0 1 2 3 4 5 6

N º d e s o b r e v i v i e n t e s

Tiempo (min)

Curva de Sobrevivientes

(t

(Nº MO

m = Pendiente = (Nº MO(t

D = 1 / m



La esterilidad no se alcanza jamas en un 100%, quedaransiempre sobrevivientes, sin embargo estos no causarán daño.

D250 : Corresponde al valor de D, a 250ºF (121.1 ºC)

La línea recta trazada en la cur

va de tiempo - temperaturase denomina espectro T.D.T. (Thermal Death Time), tiempo de

muerte térmica.

El T.D.T. a 250ºF se designa por Fo, y es el tiempo

necesario para destruir por calentamiento a una temperatura de250ºF todos los MO de una suspensión bacteriana bajo

condiciones específicas.



Curva T.D.T.

t

(min)

T(ºF)

FFo E

250ºFT

Tg E = m

z = 1 / m

Fi

Fi = Antilog (250 - T)

z

Fi = Representa el valor letal de

cualquier temperatura en relación a

250ºF



Estudios de penetración del calor:

La medida de la variación de la temperatura en el

punto de calentamiento mas lento de un envase recibe elnombre de ensayo o estudio de penetración de calor .

Se mide mediante un par termoeléctrico o termocuplas.

Las que se insertan en distintos puntos del envase

sensores de temperatura obser vandose zonas decalentamiento mas lento, dicha zona se conoce como PUNTOFRIO del envase.

Tipos de transmisión de calor en una conser va:

- Conducción- Convección

- Radiación

Siendo las dos primeras las mas importantes en los

procesos de esterilización comercial.



Los productos se calientan por convección tienen el

Punto frío ubicado sobre el eje vertical del envase y cerca del

fondo. Debido a los desplazamientos de líquidos de diferentes

temperaturas.

Punto frío



Los productos se calientan por conducción tienen el

Punto frío ubicado sobre el centro geométrico del envase.

Punto frío



En los estudios de transmisión de calor se utilizan 3

termocuplas ubicadas en distintas posiciones.

Las mediciones se registran en papel semilogaritmico,determinando el termopar de calentamiento mas lento.

Determinación de la curva de penetración de calor

Se utilizan 6 ó 7 envases perforados en el punto frío conuna termocupla.

Para el calentamiento es necesario fijar previamente el

tiempo de elevación de la temperatura o coming up time (CUT)generalmente es de 8 - 10 min.

La Tº se registra en inter valos iguales y dependiendo de lavelocidad de calentamiento.

Se grafican los datos en 3 escalas semilogaritmicas

invertidas, el tiempo en minutos se representa sobre la escala

lineal y la Tº en ºF en la escala logaritmica.



Tipos de curvas a obtener:

1.Linea Recta: Es la mas común y se presenta en la mayoría delos casos.

2 .C urva quebrada: Se presenta en algunas sopas espesas, maíz

envasado en salmuera y ciertos jugos de tomate.

¿Por que se quiebra la cur va?

TE ORIA 1: Se debe al cambio de estado de la solución

envasada, que pasa de estado SOL (transmisión por convección)

a GEL (transmisión por conducción).

TE ORIA 2: Pequeñas cantidades de aire en el autoclaveimpedirían la condensación del vapor sobre el envase, con lo que

el calor no desarrollaría su calor latente.

Determinaciones de los factores ³fh´ ³J´



Determinaciones de los factores ³f h´ y ³J´

El factor ³fH´ representa la pendiente de la cur va de

penetración y es igual al nº de minutos que demora la cur va enatravesar un ciclo logarítmico.

³RT´ (Retort Temperature) corresponde a la temperatura

de trabajo.

³Ta´ Temperatura inicial teórica o pseudoinicial. Para su

calculo se determina que el 42% del CUT tiene un valor letal se

obtiene multiplicando el CUT por 0,58.

Se levanta la vertical en el punto de la escala lineal detiempo que representa ese 58%, hasta interceptar la cur va de

penetración de calor, se obtiene de esa forma la temperatura

pseudoinicial.



100,0

1000,0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150

Curva de penetración de calor

CUT · 0,58

Ta

Definición de variables:



Definición de variables:

JI = RT - Ta

IT = Temperatura al minuto cero en el punto frío.I = RT - IT ; Diferencia entre la temperatura del proceso y

la temperatura inicial.

J = IJ / I ; relación que establece la des-uniformidad del

calentamiento en la fase inicial.

Z = Pendiente de la cur va TDT (C . Botulinum)g = RT - Temperatura del producto al final del proceso.

Fo = Tiempo en minutos, requeridos para destruir una

determinada cantidad de gérmenes o esporas a 250ºF.

Para efectos de cálculo de proceso térmico, se requierevalores mas altos de J y fH, ya que estos indican una

penetración de calor lento (peores condiciones de esterilización)



Determinación de la curva mas lenta

En los estudios de penetración de calor se utiliza como

mínimo 6 termocuplas.

Se grafica en papel semilogarítmico, se determina lapendiente de la cur va en un sistema lineal.

y = a + bx

Se grafica x (tiempo) versus y (log To - T), donde To es latemperatura del proceso (RT) y T es la temperatura en cada

instante del proceso.

Ejemplo:A partir de los siguientes datos calcule el valor de fH en



Temperatura de proceso = RT = To =239ºF = 115ºC

Tiempo (min) TemperaturaX (ºF)0 166,6

18 177,336 188,8

54 200

72 209,4

90 216,1

108 221,2

126 224,6

144 227,5

Log(To-T) Y

1,8597

1,79031,7007

1,5911

1,4713

1,3598

1,2504

1,1584

1,0607

Grafica de T versus Log (To - T)

E jemplo: A partir de los siguientes datos calcule el valor de fH en

la cur va de mas lenta.



y = -0,0058x + 1,8863

R2 = 0,9973

1,0000

1,1000

1,2000

1,3000

1,4000

1,5000

1,6000

1,7000

1,8000

1,9000

2,0000

0 20 40 60 80 100 120 140

Tiempo (min)

l o g ( T o - T )

Gráfico de Tiempo versus Log(To-T)

y = 0 0058x + 1 8863



Tº Corregida(ºF)

162,2

178,6

191,5201,6

209,6

215,9

220,8

224,7

227,8

Tiempo (min) TemperaturaX (ºF)0 166,6

18 177,3

36 188,8

54 200

72 209,4

90 216,1

108 221,2

126 224,6

144 227,5

Log(To-T) Y

1,8597

1,7903

1,70071,5911

1,4713

1,3598

1,2504

1,1584

1,0607

y = -0,0058x + 1,8863

Log (To-T) = -0,0058·t + 1,8863

Log (239-T) = -0,0058·0 + 1,8863

(239 - T) = Antilog (1.8863)

T = 162.2 ºF

Para el tiempo 0, mediante la ecuación se obtiene la

temperatura corregida:

o .



Tº Corregida(ºF)

162,2

178,6

191,5201,6

209,6

215,9

220,8

224,7

227,8

Tiempo (min)X0

18

3654

72

90

108

126

144

y = -0,0058x + 1,8857

R2 = 1

1,0000

1,1000

1,2000

1,3000

1,4000

1,5000

1,6000

1,7000

1,8000

1,9000

2,0000

0 20 40 60 80 100 120 140

Tiempo (min)

l o g ( T o - T

)

Se obtiene así la pendiente de la recta:

m = -0.0058

El valor de fH se calcula como:

fH = 1 = 1 = 172,41

|m| |-0.0058| A

m a y o r v a l o r d e f H , m a s l e n

t o e s e l c a l e n

t a m i e n t o



Cálculos de procesos de esterilización

Los métodos de calculo de tratamiento térmico involucranuna correlación de los datos de penetración de calor y datos TDT,

los métodos utilizados son:

- Método general o gráfico de Bigelow

- Método de fórmula o matemático de Ball- Método del Nomograma o de Olson y Steven

Método General

Es un método de integración gráfica, basadofundamentalmente en que cada punto de la cur va de

calentamiento o enfriado representa cierto valor letal para los

microorganismos.

La esterilidad se obtendrá integrando la ecuación:



g

´!

2

1

T

T c

d T A

T2 : Fin del calentamiento

T1 : Inicio del calentamiento

Método:Se dibuja la cur va en un papel milimetrado y se cuentan

los cuadrados encerrados bajo ella.

La velocidad letal corresponde al inverso del tiempo

necesario para destruir cierto M.O. es decir, (1 / Fi).

Si se calculan estas velocidades letales y se integran

gráficamente estos valores se obtiene la esterilidad total de un

proceso.

E jemplo:



j

Se ha determinado la cur va mas lenta en una termocupla en un

estudio de penetración de calor a una temperatura de calentamiento de

115ºC. Determine el tiempo de esterilización aplicando el métodogeneral, con valores Z = 18 y Fo=2,78.

Resolución:

Calculo de tiempo necesario para eliminar cierto M.O.:

Z

T anti Fi

)250(log

!

Calculadora:

LogShift

10x

10((250-85.3)/18)

Z = 18 Siempre se utiliza este valor, C lostridium botulinum.

RT = 115ºC = 239ºF Temperatura de esterilización.

Tiempo (min) Temperatura (ºF) Fi 1/Fi



p ( ) p ( )

0 85,3

2 117,7

4 140,1

6 169,9

8 203,310 224,8

12 233

14 236,3

16 237,5

18 238,4

20 239

21 236,1

22 230

23 221

24 199,4

25 154,1

Fi 1/Fi

1,4125 x109

7,079 x10-10

22,387 x106

4,467 x10-8

1,2751 x106

7,842 x10-7

28,184 x103

3,548 x10-5

393,046 2,544 x10-3

25,1188 0,0398

8,7992 0,1136

5,769 0,1733

4,9481 0,2021

4,41 0,2267

4,0842 0,2448

5,9186 0,1689

12,9155 0,0774

40,8424 0,02448647,3082 0,001545

204700 0,000004885

C a l e n t a m

i e n t o

E n f r i a m i e n t o

Suma

Fcalentam.

SumaFenfriamiento

00507.22002536.1·1

!!!§ dt

Fi

F ntocalent amie

271345.01271345.0·1

!!!§ dt Fi

F ntocalent amie

F total = F calentamiento + F enfriamiento

F = 2 00507+0 271345



Ftotal= 2.00507+0.271345

Ftotal= 2.277317 < Fo = 2.78

Significa que el proceso no satisface la letalidad esperada,se debe agregar tiempo adicional.

Deficit = 2.78 - 2.277517 = 0.50268

El tiempo adicional a 239ºF (letalidad 0.2448)

053.22448.0

50268.0

1!!!

Fi

F t Se aproxima a 3 min.

Por lo tanto el tiempo debe ser:

20 min + 3 min = 23 min de calentamiento + 5 min de enfriamiento

Tiempo de esterilización = 28 min.

Método matemático de Ball



Método matemático de Ball

Aplicable para productos de cur va de penetración de calor

representada por una o dos rectas.

A) Curva de penetración de calor es una recta.

Términos utilizados:

Z; fH; IT; I=RT-IT; JI=RT-Ta; J=JI/I; Fo(Tabla 1,2,3); Fi.

U = Fo · Fi (Letalidad en minutos, a la temperatura de calentamiento)

m+g = RT - Tw (Tº de calentamiento - Tº del agua de enfriamiento)

B = Tiempo en minutos del proceso

B = fH (logJI - log g)B = fH (logJI - log g)

Ejemplo: Con los datos del ejemplo anterior calculamos;



E jemplo: Con los datos del ejemplo anterior calculamos;

RT = 239ºF

Z = 18Fo = 2.78

Tw = 15ºC = 59ºF

m+g = 239 - 59 = 180ºF

IT = 85.3ºF

I = 239 - 85.3 = 153.7ºFJI = 239 - 91 = 148

Fi = antilog((250-239)/18) = 4.084

U = Fo · Fi = 2.78 · 4.08 = 11.34

fH = 5.45

fH/U = 5.45 / 11.35 = 0.48 Con este valor en Figura Nº3

log g = -1.4

log JI = log 148 = 2.17026

Ahora aplicamos la formula:





B = 5.45 (2.17026 - (-1.4))

B = 5.45 · 3.56B = 20 minutos

Tiempo de esterilización 20 minutos



B) Curva de penetración de calor es una curva quebrada

1

10

100

1000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

Tiempo (min)

T e m p e r a t u r a

( º F )

fH

gbh

f 2



La fórmula para determinar el tiempo de tratamiento térmico es:

B = X + f 2 (log gbh - log g)B = X + f 2 (log gbh - log g)

Donde:

X : Número de minutos desde el inicio del proceso hasta el

punto de quiebre de la cur va. Incluye el 42% del CUT.

gbh: RT - temperatura del producto en el punto de quiebre de la

cur va de penetración de calor.

f 2 : La pendiente de la cur va después del quiebre.

E jemplo: Un ensayo de penetración de calor con cur va quebrada se han



registrado los siguientes datos:

Z = 18

RT = 239ºFFo = 5.33

IT = 184.44

Tw = 15ºC = 59ºF

m+g = 239 - 59 = 180ºF

fH = valor antes del punto de quiebre = 43.2

f 2 = Valor después punto de quiebre = 143.1

Ta = 199ºF

JI = 239 - 199 = 40

gbh = RT - Temperatura del producto en pto. de quiebre= 239 - 234.9 = 4.1

Con los datos se calcula lo siguiente «.

)gbhlogJI(logfHX



)gbhlogJI(logfHX !

UbhfH

)fHf (rbhFF

f

U

fH

2io

2

!

Con los siguientes valores:

Z = 18

m + g = 180ºF

Log gbh = log 4.1 = 0.61278

En el gráfico:

rbh = 0,8

Se utiliza la misma figura Nº3, con los valores siguientes:



Se utiliza la misma figura N 3, con los valores siguientes:

log gbh = log 4.1 = 0.61278

Z = 18m + g = 180

fh/Ubh = 3.5

Ahora se utiliza la ecuación:

2.3

5.3

)2.431.143(8.008.433.5

1.143

UbhfH

)fHf (rbhFF

f

U

fH

2io

2 !

!

!

Con este valor de fH/U se entra a la figura Nº4 se obtiene

el valor de log g;

Log g = 0.55

Calculo del tiempo de esterilización:



B = X + f 2 (log gbh - log g)B = X + f 2 (log gbh - log g)

B = 42.7 + 143.1 (log 4.1 - log 0.55)

B = 51.7 min.

Es decir: 52 min.



Método de Nomogramas

Los nomogramas se originan en el método formula y es una

forma simple de calcular gráficamente el tiempo de esterilización, se

trabajan en función de m+g = 180ºF, existen dos tipos que son los

siguientes:

Nomograma Nº1



g

Procedimiento:Procedimiento:

a) Unir el valor de Fo en la escala 1 con el valor de RT de la escala 4,

originando un punto en la línea 3.

b) Unir a continuación el valor fH de escala 2 con el punto obtenido en la

línea 3 y marcar un punto en la escala 4.

c) Encontrar en la escala 5 el punto correspondiente en la escala 4.

d) Conectar el valor de RT-IT en la escala 7 y conectarlo al de J en la

escala 5, obteniendo un punto en la línea 6.

e) Conectar el punto de la línea 6 al punto obtenido anteriormente en la

escala 5 y conseguir un punto en la línea 7.

f) Conectar el el punto de la escala 7 a fH en la escala 8 encontrando de

esta manera el tiempo del proceso en la escala 9.

Nomograma Nº2



ProcedimientoProcedimiento::

a) Conectar el valor de J al RT - IT, obteniéndose un punto en R1.

b) Conectar el punto obtenido en R1 al valor de fH consiguiendo otro

punto en R3.

c) Conectar los puntos de las líneasR

2 yR

3, consiguiendo el tiempo deproceso B.

Ej l



E jemplo:

J= JI/I = 148.0/153.7 = 0.96

fH = 5.45Z = 18

m+g = 180 ºF

RT = 239ºF

IT = 85.3 ºF

I = RT - IT = 239 - 85.3 = 153.7JI=RT - Ta = 239 - 91 = 148

Fo = 2.78

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UNIDAD_02_2011