Optimización de la temperatura y el tiempo de esterilización de la Sardinella Aurita

Introducción

El Enlatado de alimento es una tecnología
bastante antiguo utilizado para la conservación de una
amplia variedad de alimentos, la producción de alimentos
en conserva seguro y estable al almacenamiento, y ha sido la
piedra angular de la industria de procesamiento de alimentos en
los últimos dos siglos. Las técnicas utilizadas han
sido fundadas en la evidencia científica de los avances en
microbiología de los alimentos, los mecanismos de
transferencia de calor, el tratamiento térmico y la
tecnología de cierre del recipiente. Los alimentos
enlatados son un componente importante de la dieta de la
mayoría de la gente en los países tanto
desarrollados como en desarrollo, ofreciendo una mayor variedad
de alimentos, de buena calidad nutritiva en una forma conveniente
todo el año. Enlatado por tratamiento térmico,
junto con el envasado hermético se utiliza para conservar
una amplia variedad de productos, la función básica
de los cuales es para inactivar micro-organismos patógenos
y de deterioro de los alimentos en recipientes sellados
utilizando tratamientos térmicos a temperaturas por encima
del punto de ebullición del agua en los autoclaves de
vapor a presión (autoclaves). Procesos de control
microbiano a temperaturas en el rango de 65-95°C son a menudo
llamados pasteurización, de 100 a 150 ºC, la
esterilización.

Procesos
de pasteurización están concebidas para destruir
los microorganismos patógenos y prolongar la vida del
producto en condiciones de almacenamiento refrigerado; procesos
de esterilización hacen posible el tiempo indefinida da
vida del producto a temperatura ambiente. Considerando que los
principios de diseño de procesos térmicos son los
mismos para todas las condiciones, los conceptos que debe seguir
el establecimiento de proceso son los de la esterilización
de los alimentos conocidos como alimentos enlatados de baja
acidez, envasados ??en recipientes herméticamente cerrados
(Downing, 1996; Berry y Pflug, 2003; Simpson et al,
2006).

1.1. Los Potenciais microorganismos

Clostridium botulinum, que es la más resistente
al calor, mesófila, patógeno anaerobica formador de
esporas, es los microorganismos potencial de enlatado, ya que es
capaz de crecer y producir toxinas en los alimentos enlatados
estables en almacén, de las cuales una millonésima
parte de un gramo puede matar un ser humano. Clostridiu.
botulinum es ubicuo, que ocurre en los suelos tanto
cultivados y los bosques, los sedimentos de los ríos,
lagos y aguas costeras, el tracto intestinal de los peces y
mamíferos, y las branquias y vísceras de cangrejos
y otros mariscos. Durante muchos años, los laboratorios de
las industrias conserveras han dedicado mucha atención a
Clostridium botulinum, y autoclave, un proceso de
esterilización para destruir patógenos y no
patógenos esporas resistentes al calor por lo general
operan a temperaturas 103°C -105ºC para un tiempo
suficiente.

Además de Clostridium botulinum,
procesos de autoclavagen están diseñados para
destruir también otras mesófilas no
patógenas, formadores de esporas anaerobias tales como
Clostridium sporogenes, un organismo hermana no
tóxico como Clostridium botulinum, pero tiene una
resistencia al calor incluso mayor que Clostridium
botulinum. Muchos procesos comerciales para los alimentos
enlatados de baja acidez en envases herméticamente
cerrados procesados ??en aplicaciones de autoclave se establecen
de forma segura a la resistencia al calor de Clostridium
sporogenes.

Hay numerosos otros organismos de descomposición
que presentan problemas de deterioro debido a la
recontaminación microbiana através de la doble
costura o sellado térmico, y los que pueden crecer a
temperaturas superiores a las normales de almacenamiento.
También, en algunos casos, por ejemplo, sal, nitrato y
nitrito, el azúcar, la dependencia de pH del producto de
origen natural, ácidos orgánicos y bacteriosins
pueden reducir el proceso de réplica para los de baja
acidez y algunos alimentos acidificados que tienen dentro de un
rango general de pH> 4.5

El
propósito principal de la conserva es proteger la salud y
seguridad pública. El principal problema de salud
pública en los alimentos enlatados es el deterioro por el
Clostridium botulinum, un microorganismo resistente al calor
peligrosa que crece en ambientes anaeróbicos (sin
oxígeno). Si un producto enlatado no recibe tratamiento
térmico adecuado, existe un mayor riesgo de que este
organismo pueda sobrevivir y producir una potente toxina dentro
del contenedor que cuando se consume, podría resultar
fatal para los consumidores. Es absolutamente necesario que un
fabricante de alimentos tenga políticas y procedimientos
para evitar que esto ocurra.

Más a menudo el proceso de enlatado se asocia con
la aplicación de calor a los alimentos antes o
después de ser llenado y sellados herméticamente
com doble costura o contenedores que se pueden hacer de metal,
vidrio, materiales compuestos poliméricos o de otro tipo.
Los inhibidores o "barreras" para el crecimiento microbiano,
tales como el pH, acidez total, otros productos químicos y
/ o agua producto disponible, se puede utilizar en
combinación con calor para destruir o inhibir el
crecimiento y la producción de toxinas de todos los
microorganismos capaces de deteriorar la comida en condiciones no
refrigeradas de almacenamiento y distribución en el
mercado. Esto incluye todos los microorganismos capaces de causar
enfermedad en seres humanos.

El exceso
de tratamiento de los productos con el calor puede conducir a
problemas que hacen que la calidad de los productos inaceptables
para la venta (por ejemplo, blandura, color oscuro, sabor
quemado, degradación de vitamina) (López, 1987;
Downing, 1996). Por lo tanto, se utiliza un enfoque
científico prudente para establecer el requisito de
proceso térmico satisfacer tanto las necesidades de la
seguridad y la calidad del producto. Por lo general, hay
"equilibrio" entre el diseño y la entrega de un proceso
para la seguridad de los productos garantizando al mismo tiempo
importantes características de la calidad sensoriales y
nutricionales.

El grado
de tratamiento térmico, tanto en términos de
temperatura y duración del tratamiento, depende de la
composición química y física del producto.
Tanto los cambios físicos y químicos se producen
durante el procesamiento y, en menor medida, durante el
almacenamiento, y son éstas las que determinan la calidad
del producto en términos de sus propiedades sensoriales y
contenido de nutrientes. Estos cambios, que pueden ser ya sea
deseable o indeseable, se ven influidas por el tiempo y la
temperatura del proceso, la composición y las propiedades
de la comida, el medio de envasado, y las condiciones de
almacenamiento.

Varios cambios se producen durante el envasado influir
en las propiedades nutritivas y sensoriales de los alimentos,
principalmente a través de los daños a los
nutrientes sensibles al calor y la pérdida física
de nutrientes por lixiviación (López, 1987;
Downing, 1996; Pither, 2003; Ko et al, 2007; Patindol et al.,
2007). En los últimos años, los avances en la
tecnología de envasado se ha orientado a la
aplicación de técnicas de modelado y la
optimización usando la metodología de superficie de
respuesta para manipular diseños de procesos durante el
envasado para controlar los efectos perjudiciales sobre el
daño físico, la pérdida de nutrientes
asociada con los alimentos enlatados (Silva et al., 1992; Omar y
de Silva, 2000; Chen y Ramaswamy, 2002; Ibanoglu y Ainsworth,
2004; Ismail y Revathi, 2006; Simpson et al, 2006;.. Simpson et
al, 2007).

1.2. La transferencia de calor y la primera ley de la
termodinámica

Un complejo proceso químico se puede dividir en
etapas elementales que implican transformaciones físicas o
químicas. Etapas donde los materiales sufren cambios
físicos se denominan operaciones unitarias. Si se trata de
transformaciones de naturaleza química, que se llaman
procesos unitarios. Operaciones unitarias puede modificar el
impulso, la energía, o la composición de las
diferentes fases de un sistema. El calor puede ser definida como
la energía que se transfiere a causa de la existencia de
una diferencia de temperatura entre dos sistemas o entre dos
partes de un sistema. Cuando hablamos de calor, siempre nos
referimos a la energía en el transporte. No puede decirse
que un sistema acumula el calor. El calor se transfiere a un
sistema, y ??una vez que entra en el sistema, esta energía
se transforma en otro tipo de energía, como la
energía cinética o interna o trabajo
mecánico.

La relación entre estos tipos de energías
se conoce como la primera ley de la termodinámica o la ley
de conservación de energía. La expresión
matemática de un sistema cerrado es de la siguiente
manera:

Vamos a
aclarar algunos aspectos de esta expresión:

1. La convención de signos adoptada es la
habitual en la termodinámica, lo cual es positivo para
considerar el calor añadido al sistema y el trabajo
realizado por el sistema.

2. No se considera la acción de campos
eléctricos o magnéticos. Sin embargo, en tales
casos, es posible considerar su efecto mediante la
introducción del equivalente mecánico o
térmico de su energía.

3. Debe tenerse en cuenta que no hemos incluido la
energía potencial, ya que consideramos que el peso del
objeto como una fuerza externa, por lo que su acción se
trata como trabajo mecánico realizado por un agente
externo. Por ejemplo, consideremos un objeto en caída
libre.

El primer término es lo que a veces se llama
energía potencial.

4. Por lo general, en la ingeniería de procesos,
cuando las condiciones de calor están presentes, los
términos de energía cinética son del orden
de magnitud menor y pueden ser ignorados. La expresión de
la primera ley en este caso es Q = W + ?U (4)

5. Debe tenerse en cuenta que la ecuación. (3)
puede ser considerada como una definición de la
energía interna si se escribe como ?U = Q – W – ?Ec
(5)

Podemos ver que existe una dualidad de conceptos, porque
no podemos definir la energía interna sin aceptar la
validez de la primera ley, pero al mismo tiempo, para expresar la
primera ley, debemos postular la existencia de este tipo de
energía. Por lo tanto la energía interna y la
primera ley de la termodinámica constituyen un solo
concepto, ya que no se pueden hacer independientes uno de
otro.

1.3. La transferencia de calor por
convección

Es la transferencia de energía térmica de
una parte a otra dentro de una fase líquida, vapor o gas
mediante la mezcla de una porción del fluido con otra
porción. La transferencia de calor en cualquier material
fluido que normalmente se produce por convección y dado
que este proceso de transferencia es debido a la acción de
mezclado dentro del fluido, la tasa de flujo de calor desde o
hacia una superficie sólida dependerá de las
características de flujo de fluido, así como las
propiedades térmicas de los ambas fases (Welty et al,
1976;. Vélez-Ruiz, 2008). La ecuación básica
que describe la transferencia de calor por convección se
conoce como la ley de Newton de enfriamiento.

La mayor parte de la información que conduzca a
la evaluación de la h es en la forma de relaciones
empíricas, que pueden derivarse de una base teórica
de la capa límite, por analogías con el impulso y
los fenómenos de transferencia de masa, o puede basarse en
el análisis dimensional (Welty et al, 1976;. Saunders,
1988; Holdsworth, 1997; Lewis y Heppel, 2000; Krokida et al,
2002;. Vélez-Ruiz, 2008). Cualquiera que sea el origen de
la ecuación para la evaluación h, se requiere la
determinación de los números o grupos de variables
o propiedades adimensionales.

El coeficiente de transferencia de calor (h) es un
parámetro esencial para los cálculos de modelado y
de muchas de las operaciones de transferencia de calor
encontradas en la industria alimentaria. En muchas situaciones
prácticas de procesamiento de alimentos, un valor
único, media o global se supone que es representativa del
fenómeno de convección complejo que ocurre en toda
la superficie de la comida / equipos de
interés.

Muchas operaciones de procesamiento de alimentos
implican la transferencia de calor entre un material
sólido de alimentos y un medio fluido o una superficie de
calefacción / refrigeración y un alimento
líquido o un alimento en partículas en fase
líquida. Mientras que el calor se transfiere a la
superficie en el producto alimenticio mediante convección,
la transferencia de calor dentro del producto alimenticio
sólido se rige por conducción. Hornear, escaldado,
enlatado, refrigeración, cocción,
refrigeración, secado, evaporación,
congelación, freír, pasteurización,
ultrapasterización y la esterilización son las
operaciones de procesamiento de alimentos más utilizadas,
varios de ellos se agrupan como los procesos térmicos.
Alguna de las características de los principales procesos
que se utilizan en la industria alimentaria se comentan
brevemente a continuación.

1.4. Esterilización

El deterioro microbiano de los alimentos y la presencia
de agentes patógenos es una cuestión de importancia
fundamental para la comida. En términos de salud
pública, el control adecuado del crecimiento y/o
inactivación de microorganismos juega un papel crucial.
Por otra parte, la ausencia de contaminación por
microorganismos que degradan los parámetros de calidad es
importante para la distribución adecuada y de la calidad
requerida (Gil, 2009).

Según la Autoridad Europea de Seguridad
Alimentaria (AESA) y el Centro Europeo para la Prevención
y el Control de Enfermedades (CEPCE), el número de casos
de intoxicación alimentaria es cada vez mayor en la
Unión Europea. Estos brotes se asocian generalmente con el
consumo de carne, fruta fresca y ensaladas de vegetales y de las
principales causas de estos hechos son el manejo inadecuado de
los alimentos, la aplicación de tratamientos
térmicos de los procedimientos de higiene ineficaces e
inadecuados. Y entonces, de indudable importancia, el estudio de
los procesos para inactivar los microorganismos patógenos.
La aplicación de un tratamiento térmico eficaz,
capaz de hacer una inactivación adecuada, es de
importancia fundamental. Estos tratamientos deben ser
diseñados para proporcionar un margen de seguridad
adecuado, los riesgos microbiológicos de la
intoxicación alimentaria y deterioro de los alimentos
durante la vida útil (Gil, 2009).

En los métodos de conservación utilizados
por la industria alimentaria, se recurre a procedimientos
físicos para aumentar la vida útil de ellos,
mediante la acción de calor letal de destrucción de
los microorganismos. La temperatura y probablemente el factor
ambiental más importante que afecta el crecimiento y la
viabilidad de los microorganismos. Por lo tanto, más
tratamientos térmicos se aplican a los alimentos con el
fin de garantizar la calidad y la seguridad. La gravedad del
proceso térmico depende, obviamente, en el microorganismo
en conjunción con la naturaleza de la comida, lo que
provoca la necesidad de una monitorización frecuente de
los factores adicionales, tales como el pH y la actividad de agua
del medio (Pereda et al.1998).

En el principio del siglo 19, el frances Nicolas Appert
desarrolló el proceso de la esterilización de los
alimentos, por lo tanto, también llamado por
apertização ¨. Este proceso consiste en exponer
los alimentos a altas temperaturas durante un cierto
período de tiempo. Este tiempo puede ser largo (como en el
caso de los alimentos en conserva) o demasiado corto (en los
alimentos líquidos), pero debe ser suficiente para
eliminar todos los microorganismos que pueden deteriorar la
comida, o causar problemas de salud (Silliker et al . 1980). El
propósito de la esterilización se asegura de este
modo la esterilidad comercial de los alimentos, permitiendo de
este modo que se puede almacenar a temperatura ambiente durante
un largo período de tiempo (entre 2 a 5 años,
dependiendo de la composición del producto) sin
crecimiento microbiano (Pereda et al.1998).

1.5. Binomio tiempo-temperatura

Entre las diversas operaciones que se presentan en
recipientes cerrados, la esterilización es, sin duda, que
requieren un mayor cuidado y atención. La
esterilización no depende enteramente de la temperatura
máxima alcanzada por los alimentos durante el proceso,
pero la combinación de tiempo y temperatura del proceso.
El binomio tiempo-temperatura no se disocia y estudiado por
muchos autores para controlar, eliminar o reducir el
número de microorganismos durante el procesamiento,
manipulación y distribución de alimentos para el
consumo (Banga et al 1994; Teixeira y Tucker, 1997; Abdul Ghan et
al. . 2001, Mohamed, 2003; Rodríguez-Fernández et
al 2007)..

Existe una relación entre el número de
microorganismos, tiempo de exposición y la temperatura que
debe ser establecida con el fin de tener la seguridad en el
proceso y la certeza de eliminación de microorganismos en
los alimentos. Este binomio tiempo-temperatura es influenciado
por la tasa de penetración del calor en el alimento
durante el proceso (dependiendo de la naturaleza de la
alimentación, el medio ambiente que rodea el alimento, el
tamaño, la forma y el tipo del contenedor o el proceso de
agitación), y la resistencia térmica de los
microorganismos (Hallman y Stevens, 1932).

Es necesario tener en cuenta que si el exceso de tiempo
o temperatura de esterilización continúa para
obtener resultados fiables con respecto a la
esterilización del producto. Pero, al igual que debemos
tener cuidado de que el proceso de esterilización no da
lugar a insuficiente (en términos de destrucción de
microorganismos, ya que podría hacer que el producto apto
para el consumo antes de la vida útil), por otro lado,
también es necesario estimar el impacto del proceso de
destrucción en términos de factores de calidad. Por
tanto, es de indudable importancia, el estudio de los procesos
para inactivar los microorganismos patógenos, pero cuya
destrucción de los factores de calidad se reduce al
mínimo. De lo contrario destruirían las
características organolépticas de los alimentos, la
modificación de una forma irreparable de la apariencia,
sabor, textura y color.

La sensibilidad a la temperatura se evalúa
comúnmente basado en el parámetro z (calculado como
la pendiente inversa de las líneas de cambio de logaritmo
de D frente a la temperatura), lo que resulta en el aumento de la
temperatura requerida para reducir un valor logarítmico
ciclo de D. El valor D define el tiempo en minutos necesario para
reducir una potencia decimal o 90% microorganismos presentes en
el alimento a una temperatura letal determinada. Cuanto mayor sea
el valor de z, menor es la sensibilidad del factor
patógeno/calidad frente a la temperatura. De acuerdo con
Wang, et al. (2003) la tasa de destrucción de los
parámetros de calidad es menos dependiente de la
temperatura que la tasa de destrucción de las esporas
microbianas. Del mismo modo Noronha (1999) describe que la
calidad de los factores de los alimentos tienen valores de z
mayor que los valores z observados en la destrucción de
microorganismos y sus esporas.

Por lo tanto, con el fin de maximizar la calidad de los
procesos de alimentos deben ser utilizados a altas temperaturas y
tiempos de contacto bajos en un proceso conocido como ATCT (alta
temperatura corto tiempo).En los métodos clásicos
de calentamiento se observa el mayor producto de
degradación de la calidad de la superficie, ya que es
aquí donde la comida está sujeta a altas
temperaturas durante períodos de tiempo más largos.
Por consiguiente, para lograr la esterilidad comercial, la
calidad de los sólidos en la superficie puede sufrir
cierta degradación (Wang et al 2003;. Chalabi et al
1999.).

Por lo tanto, es de suma importancia el cálculo
de los tiempos y temperaturas del proceso de
esterilización con el fin de lograr los niveles de
seguridad de inactivación microbiana (mortalidad) con el
fin de garantizar la seguridad de la salud, la calidad
nutricional de los alimentos y la prevención de la
subutilización la capacidad de la empresa, conseguir un
mejor rendimiento económico (Simpson et. al 2009). Un
compromiso entre los criterios debe ser encontrado, aunque en
general se acepta que la seguridad microbiológica debe ser
el objetivo principal y, por lo tanto, los alimentos enlatados
son generalmente sobre procesados (Banga et al. 2010).

Para realizar los estudios del binomio
tiempo-temperatura es necesario conocer la temperatura
consecutiva en la que el alimento se somete en el punto de
calentamiento más lento durante el proceso de
esterilización. Estas temperaturas se determinan mediante
la colocación de termopares en la superficie y el punto
crítico (Hallman, y Stevens, 1932). Latas testigo debe ser
colocado en diferentes puntos del esterilizador (Rebollo,
1998).

1.6. Factores que influyen en la penetración
del calor

La transferencia de calor desde el exterior del
contenedor en el producto se produce por dos mecanismos:
convección y conducción. La conducción es el
principal modo de transmisión de calor en sólidos
entre zonas con diferentes temperaturas. Las partículas
más energéticas (situado en la zona de mayor
temperatura) transmiten energía de vibración a
través del contacto con partículas de menos
energía que la energía que reciben. La
convección es el mecanismo de transferencia de calor que
se produce en un medio líquido o gaseoso por movimientos o
corrientes de líquido o gas. Estas corrientes son causadas
por la expansión térmica de una parte del
líquido o gas que es por lo tanto una densidad menor que
la del fluido no se calienta, y por lo tanto tiene una tendencia
a aumentar. Esto se traduce en un movimiento forzado del
líquido partes que permite un rápido aumento de la
temperatura del producto (Emanuele, 1946; Bejarano,
2001).

Por lo tanto, la naturaleza de la comida y su entorno
son muy importantes con respecto a efecto de la
esterilización, en productos enlatados con una
proporción significativa de líquido, la
penetración de calor tiene lugar principalmente por
convección y el centro del envase alcanza
rápidamente la temperatura del autoclave. Por el
contrario, en los productos pastosos o productos que tienen poca
consistencia líquida pesada, tales como purés y
pastas la transferencia de calor, que sólo se puede hacer
por conducción es mucho más lento. Así se
puede decir que el contenido de humedad del alimento tiene un
gran efecto sobre la conductividad térmica, o sea
conductividad térmica disminuye con la disminución
de la humedad de los alimentos (Wang y Brennan, 1992).

Durante la esterilización de alimentos enlatados,
el calor se transfiere desde el medio de calentamiento (agua o
vapor) a la alimentación a través de todas las
paredes, y el punto de que se necesita más tiempo para
calentar el punto (punto crítico o más baja
letalidad), y el centro geométrica puede, en el caso de
fluidos alimentarios, y en el punto situado a 1/3 de la parte
inferior de la lata (que se encuentra en el eje del cilindro de
unos 12-18 mm de la parte inferior de la lata) en el caso de los
sólidos.

Por lo tanto, es la temperatura del centro
geométrico debe basarse en todos los estudios de
esterilización. El tiempo requerido para la
penetración de calor al centro de lata es mayor cuanto
mayor es la distancia entre este punto y la periferia exterior de
la lata. En las latas cilíndricas cuya altura es mayor que
el diámetro, la penetración de calor en el centro
de la lata es una función de su radio (el tiempo requerido
para calentar los centros para una temperatura dada son
proporcionales a los cuadrados de los radios), las latas cuyo
diámetro es mayor que la altura, este tiempo es
función del altura. Además, los contenedores con
buena conductividad térmica (por ejemplo: latas de metal)
permiten el intercambio de calor más rápido que los
malos conductores de calor (por ejemplo, una botella de
vidrio).

Para obtener un producto alimenticio el tiempo necesario
para la esterilización será más alta si se
utiliza envases de vidrio que se utilizan latas de metal.
También debe tenerse en cuenta que, en los casos con
agitación o en el que los recipientes se hacen girar
durante el mismo, la tasa de penetración de calor se
incrementa en este producto (excepto en el caso de los
sólidos). Además, la temperatura inicial de los
alimentos también influye en la transferencia de calor al
centro de la lata, ya que el menor, más tiempo tarda hasta
que el centro térmico del alimento llega a la temperatura
de la autoclave (Hallman y Stevens, 1932; Bejarano,
2001).

1.7. Resistência de microorganismos a la
temperatura y pH de alimento

Como se mencionó anteriormente, la temperatura es
probablemente el factor ambiental más importante que
afecta el crecimiento y la viabilidad de los microorganismos. La
resistencia térmica de los microorganismos depende de
varios factores tales como el tipo de microorganismo, que es la
forma (vegetativa o esporas) y el medio en el que el
microorganismo es, en particular, las características del
alimento (tales como el pH, la actividad de agua y la
composición del grasa, carbohidratos y sales). Bacterias
esporuladas, los termófilos tienen una resistencia al
calor superior a la mesófilas. En cuanto a la
morfología cocos suelen ser más fuertes que los
bacilos y gram positivos en lugar de negativos. Con respecto a
levaduras y mohos, son a la vez acción letal bastante
sensibles de calor, las esporas de estos también son
más resistentes que las formas vegetativas (Miller,
2009).

El pH es un factor que tiene una fuerte influencia en la
resistencia térmica de las bacterias. Se observa que, para
los medios con un pH de aproximadamente 6,0 la resistencia
térmica es máxima. A medida que el pH disminuye, la
sensibilidad de los microorganismos a los aumentos de
temperatura. Por otro lado, la formación de esporas de las
bacterias depende del valor de pH de los alimentos. Los alimentos
no ácidos se consideran alimentos con pH> 4,5, los
alimentos ácidos con pH <4.5. Las esporas de
Clostridium botulinum son incapaces de germinar en los
alimentos con un pH por debajo de 4,5 y los alimentos con un pH
por debajo de 4,0 no hay esporas bacterianas que pueden germinar.
Por lo tanto de acuerdo con el pH del alimento puede disminuir en
gran medida la intensidad del tratamiento por calor para alcanzar
la estabilidad microbiológica (Pereda et al 1998;..
Silliker et al 1980).

1.8. Valor de la Esterilización

El valor de la esterilización (o valor de F0) se
define como el tiempo necesario a una temperatura constante
conjunto para reducir la población microbiana presente en
un alimento a un nivel deseado. Cuando el valor de F0 se refiere
a 121,1 °C (temperatura de referencia) que se conoce como
F0.

Debido a la naturaleza perecedera de los alimentos para
cada producto o cada producción, en la práctica no
es posible llevar a cabo el análisis requerido para
determinar la carga microbiana, identificar los microorganismos,
los aíslar, multiplicar y determinar sus parámetros
cinéticos con el fin de evaluar con precisión en
cada caso el valor de F0.

Todo este estudio sería demasiado largo, por lo
que los alimentos que se han obtenido los resultados fueron
cambiados. Por lo tanto, en la práctica, se utiliza el
tratamiento térmico normalizado calculado previamente,
teniendo en cuenta la carga microbiana normal que los alimentos
pueden contener y la resistencia al calor de microorganismos
recogidos del enlatado deteriorado (Pereda et al. 1998). Para los
alimentos como la carne, leche, pescado y algunas verduras, se
puede tener la presencia de Clostridium
Botulínica cuyo valor D121.1 °C es igual a 0.21minutos
(Pereda et al. 1998). Teniendo en cuenta una tasa de muertes de
12, es decir, teniendo en cuenta que se obtenga 12D (reducciones
decimales), el valor de la esterilización a 121 °C
(F0) mínimo es de 2,52 minutos. Como microorganismos que
deterioran los alimentos pueden contener más resistencia
al calor que el Clostridium Botulinum el tratamiento
térmico puede ser suficiente desde el punto de vista de la
salud pública, pero no suficiente para lograr la
esterilidad comercial. Por lo tanto, es necesario aumentar la
intensidad del tratamiento.

El uso de valores F0 más altos en el orden de 10
a 12 minutos se puede reducir a las correspondientes formas
esporuladas 7-8D del microorganismo (Clostridium
sporogenes, D121ºC 1,5 minutos) se tome como
referencia, en los que el producto procesado está
destinada a ser comercializada en los países templados
donde las temperaturas de verano pueden superar los 30-32
ºC. Si la comercialización de alimentos esterilizada
destinada a los países con climas cálidos, con
temperaturas superiores a 35-40 °C, es necesario considerar
la posibilidad de la presencia de esporulación bacterias
termófilas, cuya resistencia al calor es superior a
Clostridium sporogenes, Clostridium Botulínica y
otras bacterias mesófilas.

Este es el caso de Geobacillus
stearothermophilus y Thermoanaerobacterium (Clostridium)
thermosaccharolyticum (D121ºC = 4 – 5 minutos) que no
se multiplica por debajo de 33-36 °C. En estos casos se
aplican F0 valores de 14 – 20 minutos, dando lugar a reducciones
de esporas 4-5D de estos micro-organismos considerados por
referencia. Valores de F0 mencionados anteriormente sirve como
una referencia para cumplir con los tratamientos térmicos
necesarios para lograr la esterilidad comercial en diferentes
alimentos (Pereda et al 1998;. Bejarano, 2001). Para lograr este
grado de esterilidad no siempre se utiliza la temperatura de
referencia de 121°C, las temperaturas empleadas rango
115-150°C, y el más bajo para la fabricación de
alimentos apertizados (enlatados) y la más alta para
alimentos líquidos o semi-líquido todavía
seguido de envasado aséptico.

De acuerdo con el modelo de Bigelow el efecto de la
temperatura sobre el valor de esterilización se expresa
mediante la siguiente ecuación:

Dado que el valor
de la temperatura de referencia (min) valor de F0 a la
temperatura de referencia z (ºC) el número de grados
Celsius necesario para modificar el valor de D por un factor de
diez.

El valor de z de las Bacterias esporuladas se encuentran
entre 7 y 12 °C. La mayoría de los autores son de la
opinión de que, en general, se puede utilizar un z = 10
ºC (Pereda et al 1998;. Rebollo, 1998).

Como las esporas de Geobacillus
stearothermophilus más resistentes al calor de las
especies de bacterias formadoras de esporas aerobias, este
organismo se utiliza a menudo como indicadores biológicos
para evaluar y seleccionar los procesos de esterilización
de alimentos (Gao et al 2006;.. Iciek et al 2008). El
G.stearothermophilus es una, no patógeno
Gram-positiva formadora de esporas que vive en entornos de alta
temperatura.

Las esporas de Geobacillus stearothermophilus
son hasta veinte veces más esporas resistentes al calor
las esporas Clostridium botulínica. Las esporas
de Geobacillus stearothermophilus pueden sobrevivir a un
tratamiento térmico de un producto comercialmente
estéril y los problemas de deterioro se produce
especialmente cuando el alimento se almacena a temperaturas
superiores a 43°C durante un largo período de tiempo,
tales como alimentos enlatados en máquinas expendedoras
sin aire acondicionado o el clima tropical. El crecimiento de las
esporas de Geobacillus stearothermophilus origina
deterioro con alteración de olor y sabor de alimento,
porque la producción de ácido se produce sin que se
genere poco o ningún gas. Los alimentos de baja acidez
tales como carne, productos de la pesca, la leche, verduras o
carne con verduras mezclas pueden desarollar esporas de
Geobacillus stearothermophilus debido a las condiciones
de almacenamiento inadecuadas (Viedma et al.2009).

1.9. Cinética de destrucción
térmica de los microorganismos

Al aumentar la temperatura, la temperatura óptima
de crecimiento de un microorganismo particular, este se inhibe
causando lesión subletal en el microorganismo puede ser
todavía viables pero incapaces de multiplicarse y, si la
temperatura es suficientemente alta, conduce inevitablemente a la
muerte. Por lo tanto, se puede decir, en general, cualquier
temperatura por encima del máximo crecimiento de un
microorganismo es fatal para él. Cuando la
aplicación de una población microbiana, tratamiento
térmico y los valores de temperatura letales para estos
organismos, la población se somete a una
disminución continua y ordenada en su número de
microorganismos. En la supervivencia de los microorganismos,
está relacionada con el logaritmo del número de
microorganismos supervivientes con respecto al tiempo de
exposición a la temperatura letal aplicada (la temperatura
a la que disminuye exponencialmente el número de
microorganismos).

En 1920, hace casi un siglo, se ha demostrado por las
formas esporuladas de Geobacillus stearothermophilus y
otros microorganismos que causan cambios en enlatados, que
mostraron que el número de microorganismos una
reducción exponencial cuando se expone a temperaturas
constantes (Pereda et al 1998; Silliker et al 1980; Bejarano,
2001).

Según Noronha (1999) el
número de microorganismos presentes en una
suspensión dado cuando este último se somete a
diferentes tiempos de calentamiento (a temperatura constante)
para sugerir que el uso de una ecuación cinética de
primera orden descrito de una manera aproximada la
evolución del número de microorganismos en
suspensión durante un tiempo dado.De acuerdo con la
definición del valor F, tiempo de calefacción t, es
en realidad tiempo de letalidad o F-valor. Si la temperatura de
calentamiento es de 250 °F (121,11 °C), y las esporas
mesófilas resistentes al calor se consideran, a
continuación, la ecuación puede ser escrita
como:

Con relación a la dependencia de los
parámetros cinéticos con factores ambientales
Según Miller et al. (2009) modelo Bigelow se utiliza
más a menudo en la industria alimentaria, la
modelización de la degradación térmica de
los microorganismos, enzimas y factores de calidad

1.10. Validación del proceso de
esterilización

1.10.1. Pruebas de estabilidad y
esterilidad

Para controlar la eficacia del proceso de
esterilización, se utilizaron, dos pruebas para la
verificación de la estabilidad y la esterilidad para
comprobar la esterilidad de alimentos esterilizados. Estas
pruebas se utilizan para medir la práctica actual del
control de calidad de los lotes producidos. En la conserva la
prueba de estabilidad se someten a diversas temperaturas durante
un período de tiempo determinado con el fin de
proporcionar condiciones óptimas de temperatura para el
posible desarrollo de microorganismos que han sobrevivido al
proceso de esterilización. Las pruebas se realizan sobre
la esterilidad microbiológica, utilizando medios de
cultivo adecuados para el posible crecimiento de microorganismos
que han sobrevivido al proceso de esterilización. Esta
prueba también se comprueba el valor de pH, con el fin de
detectar cualquier crecimiento microbiano.

1.10.2. Indicadores Biológicos

El controlo de la eficacia del proceso de
esterilización puede ser más estrictos recurriendo
al indicadores biológicos. Un indicador biológico
es una preparación de un microorganismo específico
resistente a un proceso de esterilización en particular,
que si se usa apropiadamente cuantifica satisfactoriamente la
eficacia del proceso de esterilización por la
incorporación de factores letales de tiempo y la
temperatura sobre la población microbiana. Tiene la
función de establecer, evaluar y vigilar los
parámetros físicos del ciclo de
esterilización para un equipo determinado, para calificar
el nivel alcanzado de la esterilidad y el documento de la
eficiencia del proceso (Gao et al 2006;. Iciek et al 2008; Viedma
et al 2009).

Una vez reconocidas las características de
resistencia térmica G. stearothermophilus, esto
es utilizado por muchos autores como un indicador
biológico de los procesos de esterilización (Gao et
al 2006; Iciek et al 2008; Viedma et al.2009).

Si es necesario validar los procesos de
esterilización, tanto en la industria alimentaria o la
industria farmacéutica o de otras personas que utilizan la
esterilización, los viales están en el mercado para
comprobar la eficacia de estos procedimientos. Estos viales que
contenían caldo nutriente, azúcar, un indicador de
pH y esporas de organismos no patógenos de Geobacillus
stearothermophilus (esporulación optimizado). Estas
esporas están completamente destruidas después de
15 minutos cuando el vapor comprimido calentado a una temperatura
de 121±0,5 °C (245 kPa). Cuando se expone a
temperaturas más bajas o más corto tiempo de
exposición, un pequeño número de esporas
puede ser capaz de sobrevivir y crecer.

1.11.
La Necesidad de modelización o la Optimización de
Procesos

Los cambios en la propiedades nutricionales y
sensoriales de los alimentos. Ambos cambios físicos y
químicos tienen lugar durante el envasado de alimentos,
provocando cambios tanto deseables y no deseables en su valor
nutritivo y características sensoriales. El proceso
térmico empleado puede causar daños a los
nutrientes lábiles al calor y la pérdida
física de nutrientes debido a la lixiviación.
Además, muchas de las reacciones se producen durante el
envasado que afecta a la disponibilidad de nutrientes dentro de
los alimentos, que afecta a su utilidad para el
cuerpo.

La calidad de los alimentos en conserva depende de
muchos factores, como las condiciones pre-procesamiento, la
temperatura y el tiempo de autoclave, tamaño y forma de
las latas, propiedades térmicas y parámetros
cinéticos. Para obtener el mejor producto de calidad
constante de producción, cada combinación de
producto alimentario y de la geometría de contenedor
requiere diferentes procedimientos de procesamiento que hacen la
selección de los parámetros de procesamiento de un
problema de optimización de múltiples factores,
específicos para cada producto. Saguy (1983)
señaló que para resolver problemas de
optimización consiste en dos pasos:

(i) el
desarrollo de modelos para la función objetivo mediante
métodos matemáticos que podrían incluir
modelos de regresión, modelos de análisis
teóricos o ecuaciones diferenciales,

(ii) la determinación de las condiciones
óptimas que se buscan mediante un método de
búsqueda, como la búsqueda directa, o el
análisis de múltiples variables.

Durante el procesamiento de alimentos, es importante
para mejorar el rendimiento de los sistemas empleados para
aumentar la eficiencia de los procesos que intervienen para la
calidad del producto mejorada sin afectar el tiempo de
producción y coste, y estos se puede lograr mediante una
técnica conocida como la optimización de procesos.
Esto se puede lograr mediante la manipulación de algunos
de los parámetros de procesamiento para determinar las
condiciones óptimas de operación, manteniendo otros
factores a un nivel constante. En los últimos tiempos, la
aplicación de los procesos de modelización o de
optimización han encontrado uso en la tecnología de
envasado para determinar las condiciones óptimas de
procesamiento para lograr el producto de mejor calidad, mientras
que se mantiene una alta retención de nutrientes y otras
características de calidad del producto.

La selección de pescado y los crustaceos de
primera calidad es importante para el tratamiento térmico.
Si los pequeños peces como la sardina, caballa, trucha se
utilizan para el tratamiento térmico, deben haberse
eviscerado, decapadas y se lavan adecuadamente antes de cortar en
el tamaño adecuado. Se les puede dar tratamiento escaldado
frío (inmersión en solución de sal (4-10%)
durante un período deseado) y luego llenan en latas para
el procesamiento de pre-cocción y más. Si se
utilizan los peces grandes como el atún, son eviscerados,
lavados y cortados en trozos pequeños y pre-cocinados de
carne intervalo de tiempo definido, la piel y la oscuridad se
retira, cortado en tamaño deseado y llenan en latas para
su posterior procesamiento.

Por camarones/gambas, langostinos sin cabeza, pelado y
desvenado se utilizan para escaldado caliente y luego se llenan
en latas.