Esterilización De Alimentos

Esterilización (Cálculo de Z y F)

La práctica histórica ha definido ciertas "unidades" aceptadas internacionalmente como referencia para comparar distintos tratamientos térmicos. Para la esterilización de alimentos enlatados la unidad adoptada es:

Temperatura: 121.1 ºC = 250ºF

Tiempo, medido a ésa temperatura en minutos = Fo

Para el caso de pasteurización de bebidas:

Temperatura: 60ºC , tiempo, a 60ºC, en minutos = Fo

El valor de Fo corresponde al TMT del microorganismo patógeno que se vaya a eliminar .a las temperaturas de 121.1 ºC o 60ºC, según se trate de esterilización o pasteurización. Utilizando la expresión que relaciona D con los cambios de temperatura:

Si T1 es 121.1 ºC en esterilización ó 60ºC en pasteurización queda:

en esterilización (ºC) (11 - a)

t = TMT 250 10 (250 - T)/z = F 0 10 (250 - T)/z en esterilización (ºF) (11-b)

en pasteurización (12)

De allí se puede encontrar el valor equivalente de cualquier tratamiento térmico ejecutado a una temperatura diferente a las de referencia:

en esterilización ºC (13 - a)

F 0 = t [10] (T-250)/z en esterilización (ºF) (13 - b)

en pasteurización ºC (14)

Los efectos de procesos sucesivos a diferentes temperaturas son aditivos. Para considerar el efecto del proceso total se evalúan las diversas etapas, cada una en un período y temperatura determinados; los valores de Fo de cada etapa se suman para obtener el valor total de Fo

La combinación de temperatura y de tiempo de retención (el tiempo durante el cual el alimento es mantenido a la temperatura necesaria para lograr el efecto deseado) es muy importante, ya que determina la intensidad de¡ tratamiento térmico. La Figura 1 muestra las curvas de efecto letal para distintos tipos de bacterias patógenas. De acuerdo con estas curvas, las bacterias coliformes mueren si el alimento, en este caso la leche, es calentado a 70'C y mantenido a esta temperatura por alrededor de un segundo. A una temperatura de 65ºC será necesario un tiempo de retención de 10 segundos para matar dichas bacterias. Estas dos combinaciones, 70ºC/1s y 65ºC/10s tienen consecuentemente el mismo efecto letal.

Los bacilos de la tuberculosis son más resistentes al tratamiento térmico que las bacterias coliformes. Se requiere un tiempo de retención de 20 segundos a 70ºC o de alrededor de 2 minutos a 65ºC para asegurar que sean totalmente destruidos.

También podría haber micrococos resistentes al calor. Como regla general, no son peligrosos para la salud humana.

Cuando los microorganismos y/o las esporas de bacterias son sometidos a un tratamiento térmico o cualquier otra clase de procedimiento esterilizante / desinfectante, no todos los microorganismos mueren a la vez. En vez de esto, una cierta proporción es destruida en un período de tiempo dado mientras que el resto sobrevive. Si los microorganismos sobrevivientes son una vez más sujetos al mismo tratamiento por el mismo período de tiempo, una proporción igual de éstos serán destruidos, y así sucesivamente. En otras palabras, una dada exposición a agentes esterilizantes o desinfectantes siempre elimina la misma proporción del recuento inicial de cada etapa, con lo cual la cinética de la muerte térmica, en condiciones isotérmicas, es claramente de primer orden.

El efecto letal de la esterilización en los microorganismos puede entonces ser expresado matemáticamente como la siguiente función logarítmica:

K • t = log Nt/Nº,

Donde :

Nº = número de microorganismos (esporas) originalmente presentes (recuento inicial)

Nt = número de microorganismos (esporas) presentes luego de un tiempo dado de tratamiento (t)

k = constante específica de la reacción de muerte térmica (1/s)

t = tiempo de tratamiento (s)

Esta fórmula da como resultado una línea recta cuando se dibuja como un gráfico semilogarítmico con el tiempo de tratamiento expresado en el eje lineal de las abscisas y el número de sobrevivientes en el eje logarítmico de las ordenadas (Fíg 4). La constante de reacción indica cuán rápidamente ocurre la destrucción de microorganismos (o constituyentes) a una temperatura constante. Los microbiólogos de alimentos usan el valor D para indicar el tiempo de calentamiento necesario, a temperatura constante T, para destruir el 90% de la población presente. Esto implica una reducción de la concentración en 10 veces. Este es el tiempo mostrado en la Figura 4.

Las unidades para D(t) son magnitudes de tiempo (segundos o minutos), y las unidades para k(T) son inversas de tiempo.

Una función logarítmica nunca puede alcanzar el valor cero. En otras palabras, la esterilidad definida como la ausencia de esporas vivientes en un volumen ilimitado de producto, es imposible de lograr.

Un concepto más útil y realista es el de "efecto esterilizante* o "eficiencia de esterilización". Estos términos establecen el número de reducciones decimales en el recuento de esporas bacterianas logrado por un proceso dado de esterilización.

Cada vez que es llevado a cabo un proceso de esterilización, éste puede ser caracterizado por un cierto efecto esterilizante En cualquier proceso térmico de esterilización, el efecto esterilizante es determinado por la combinación de tiempo/ temperatura aplicada. A mayor temperatura y mayor tiempo de retención, el proceso será más eficiente.

El efecto esterilizante es expresado por el número de reducciones decimales logrado mediante el proceso. Por ejemplo, como se mencionó durante el análisis de la Figura 3, tomemos el caso de un efecto esterilizante o valor letal logarítmico de 9. Un efecto esterilizante de 9 indica que de 109 esporas bacterianas que ingresaron al proceso, solamente sobrevivirá 1 (100). El efecto esterilizante es independiente del volumen.

log 109 - log 100 =9 - 0 = 9

Las esporas de Bacíllus subtilis o de Bacillus stearothermophilus son usadas generalmente como organismos de prueba para determinar el efecto esterilizante del equipamiento UHT, ya que estas bacterias - especialmente el B. stearothermophilus - forman esporas altamente resistentes al calor.

El Clostridium botulinum es usado para el cálculo de efecto de la esterilización realizada con el producto dentro del recipiente.

El equipamiento para la esterilización continua (tratamiento UHT) tiene habitualmente un efecto esterilizante de alrededor de 10 a 12 al ser

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