isicos

Métodos Físicos de

Preservación de Alimentos

Algo de historia de la

conservación de alimentos….

Nicolas Appert

Bryan Donkin

Otros adelantos en la

Preservación de Alimentos

• Mezcla de hielo-sal: H. Benjamin; 1842

• Pescado congelado: E. Piper; 1861

• Congelamiento rápido: Clarence Birdseye, 1829 • Leche en polvo:

Inglaterra, 1855

• Leche pausterizada: Alemania, 1880

• Frutas y vegetales secos: 1886

Bactericida vs. Bacteriostático

Refrigeración Congelación Deshidratación Adición de sustancias

químicas Ebullición Esterilización Pasteurización Uperizacion Enlatado Ahumado

Adición de sustancias químicas

Irradiación

Deshidratación

• La disponibilidad del agua y no la

cantidad determina la inhibición.

– Agua enlazada

A

w

• Medida del agua disponible

– Razón de la presión de vapor en un

alimento a la presión de vapor del agua pura a la misma temperatura

Contenido de humedad a a

w

0.7 (20

o

_C)

18-25 Frutas secas 13-21 Sopas deshidratadas 12-22 Vegetales deshidratados 12-15 Semillas de arroz y

legumbres

10-15 Carne seca sin grasa

10-15 Leche baja en grasa en

polvo

10-11 Huevo en polvo

7-10 Polvo de chocolate

7-10 Leche en polvo

4-9 Granos

Deshidratación

• Tratamientos para secar alimentos

– Secado al sol

– Evaporador – Ahumar

– Secado mediante congelación (“freeze drying”)

Aw de varios alimentos

0.20-0.60 Pasta, especies, leche en polvo

0.60-0.65 Frutas secas 0.65-0.75 Dulces 0.75-0.80 Mermeladas 0.80-0.87 Habichuelas, arroz 0.87-0.91 Salchichas, siropes 0.91-0.95 Carnes curadas, queso

0.95-0.98 Carne cocida, pan

>0.98 Frutas, vegetales, carne,

Relación entre a

w

, crecimiento y

Relación temperatura y

humedad

• Tanto la temperatura de secado como la disminución en aw afecta los organismos. • Calor seco es menos efectivo que húmedo. • La temperatura y la distribución de humedad

dentro del alimento determina la letalidad. • La mayor razón de muerte se alcanza bajo

Efecto de deshidratación

Enfriamiento

• Temperaturas de 16 a -2

o

_C

• Reacciones metabólicas

– Disminución con disminución en T

• Temperaturas de refrigeración menores

que mínimos de crecimiento

• Psicrofílicos

• Psicotrofos

Duración de alimentos por

enfriamiento

7-50 90-300 Papas 1-7 3-20 Vegetales 1-20 2-180 Frutas 1 5-16 Pollo 1 2-7 Pescado 1 6-10 Carne

22o_{C (días)}

0o_{C (días)}

Almacenaje en átmosfera

controlada

• Combinación de

temperatura, pH, aw, y [O2]

• Reducción en O2 (2-5%), aumento CO2 (8-10%)

Empaque de atmósfera

modificada

• MAP – Modified Atmosphere Packaging

• Productos empacados al vacio

• O

2

vs CO

2

CO

2

y los microorganismos

• Actividad de inhibición aumenta al disminuir temperatura de almacenaje

• Optimo: 20-30%

• Inhibición aumenta al disminuir el pH

• Gram negativo más sensitivo que Gram Positivo

Congelación

• Disminuye la temperatura del alimento a -18o_{C o menos}

• Produce choque osmótico en los microorganismos

• Cristales intercelulares causan daño mecánico

• Cambios en pH y fuerza iónica • Gram positivo sobrevive mejor

Ultracongelación

• <-40

o

_{C, 120 min (como máximo)}

Preservacion por calor

• Pasteurización – elimina organismos

patógenos no-formadores de espora.

– 63°C por 30 minutos (método de lote)

– 72°C por 15 segundos (método “flash”)

– 134°C por 1-2 segundos (UHT)

• Inactiva enzimas

• Elimina 99 a 99.9% de los organismos

Esterilización por calor

• Elimina todos los microorganismos

• Industrialmente: libre de patógenos y

estabilidad en lugar que esterilización

absoluta

REPFEDs

• “refrigerated processed foods of

extended durability”

– Tratamiento térmico moderado + refrigeración

Termobacteriología

• Calor húmedo elimina los microorganismos por:

– Desnaturalización de ácidos nucléicos, proteínas y enzimas

• Calor seco: menos letal

– Elimina los microorganimos por deshidratación y oxidación

Cinética de la mortandad de los

microoganismos

Curva de sobrevivencia

Curva muerte termal

Factores que influyen en el

valor D y z

• Diferencias entre especies, cepas,

esporas, células vegetativas

• Edad de las células

• Fase de crecimiento

• Temperatura de crecimiento

• Composición medio de cultivo

• Exposición previa a agentes estresores

e.g. calor

Resistencia termal de

Salmonella

Skim Milk 1.2 150 65.5 Huevo (pH 5.5) 9.5 140 60 Huevo (pH 8.0) 1.5 140 60 Pea soup 100 140 60 0.5% NaCl 7.5 140 60 Sucrosa 95 135 57.2 Medio D (min) o_F

Temp o_C

Valor D para diferentes organismos

Table 5.21. Decimal reduction times (D-values) for various bacteria.

5.0 min 121.1 Bacillus stearothermophillus 12 sec 121.1 Clostridium botulinum 145 min 90 Clostridium perfringens 4.1 sec 71.7 Staphylococcus aureus 1 sec 71.7 Escherichia coli 3.3 sec 71.7 Listeria monocytogenes 0.98 min 60 Salmonella spp 1 min 55 Campylobacter jejuni

D-value, D_T Temp, T /0_C

Tiempo de muerte termal (TDT o valor f)

•

El tiempo a una temperatura específica

que se requiere para eliminar un #

específico de células con un valor

específico de z.

• Este tiempo

se puede expresar en

minutos o como un múltiplo del valor

D.

•

Denominador común o valor de

Tiempo de muerte termal (TDT o valor f)

• Por ejemplo, para una reducción del 90% de la población termal, el valor F será igual al valor D. Para una reducción del 99% de la población microbiana, el valor F será igual a 2D. Así pues:

Para una reducción

en la población microbiana de El valor F será igual a

• En ocasiones, el valor F se escribe con un

subscrito y un superscrito que representan

la temperatura y el valor z del

microorganismo correspondiente, tal como

se ilustra a continuación:

En la expresión de la izquierda, F tiene el subscrito "T"

y el superscrito "z" identificando las posiciónes donde se escriben el valor de z y la temperatura del proceso.

En la expresión de la derecha, vemos que el tiempo de proceso para un

microorganismo con valor z igual a 18 C, que es tratado a una temperatura de 121 C, es de 4D.

Durante ese tiempo, se reducirá

Botulinum cook

• Proceso térmico que reduce la

población de las esporas de

C.

botulinum

por un factor arbitrario de

12D

99.9999999999%

Utilización del microonda como

agente térmico

• Alimentos expuestos a energía de 500-MHz a 10-GHz

• Calor generado por las moléculas de agua

• Habilidad para eliminar bacterias es debido al calor producido

Radiación

• Factores que afectan la efectividad del tratamiento

– tipo de organismo

– número de organismos

– fase de crecimiento del organismo – composición del medio

Radiación- UV

•

Radiación ultravioleta 240-280 nm

•

El mayor valor del tratamiento con

radiaciones U.V. se encuentra en el

saneamiento del aire, aunque

también pueden aplicarse para

esterilizar superficies de alimentos o

para el equipo de los manipuladores

de alimentos.

Radiación Ionizante

• Alta energía y poder penetrante

• Daño al DNA y producción de radicales

libres

• Proteínas y actividad enzimática no es

afectada

Radiación

TRATAMIENTO DE RADIACION EN ALIMENTOS:

• radappertización - esterilización comercial -30-40 kGy

• radicidación - pasteurización - 2.5-10 kGy ( elimina Salmonella de pollo, se usa para tratar especias)

• radurización - pasteurización leve - .75-2.5 kGy ( reduce organismos que deterioran

alimentos, aumenta el largo de vida de almacén del producto, mata huevos y larvas de insectos)

Dosis letales de radiación en

organismos

50 100 Esporas bacteriales Viruses 10 Bacterias no formadoras

Productos

irradiados

• radura

Este símbolo ha sido establecido internacionalmente para identificar a los productos alimenticios

Beneficios

• Eliminación de patógenos

• Reduce uso de preservativos

• Preservación para alimentos

termosensibles

• Aumento en ¨shelf-life¨

Agradecimientos

Algunas de las transparencias