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.