CONSERVACIÓN MEDIANTE EL EMPLEO DE ALTAS TEMPERATURAS

Uso de altas y bajas temperaturas para el control de los microorganismos que alteran los alimentos Dos métodos de conservación muy importantes que se han adoptado

en la industria para evitar la alteración de los alimentos causada por los microorganismos:

El primero: se basa en la exposición del alimento al calor para destruir los microorganismos atacantes y de este modo protegerlo contra ulteriores contaminaciones.

El segundo: busca la conservación de tal forma que la actividad de los microorganismos productores de alteración se inhiba o se retarde, este tipo de conservación, que se basa en la utilización del frío, no implica necesariamente la destrucción de los microorganismos, y al retirar o reducir la influencia inhibidora, el alimento sufre los efectos de alteración.

Figura 1.0 Curva de distribución de frecuencias que muestra la termoresistencia de los microorganismos de un cultivo.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA TERMORRESISTENCIA (TIEMPO DE MUERTE TÉRMICA)

1. La relación tiempo-temperatura. Bajo una determinada serie de condiciones dadas, el tiempo necesario para destruir las células vegetativas o las esporas disminuye conforme aumenta la temperatura. Esto se pone de manifiesto en la figura 1.1 en la que se expresan los resultados obtenidos por Bigelow y Esty (1920) al someter a tratamiento térmico un jugo de maíz de pH 6.1 que contenía 115,000 esporas de bacterias del agriado plano por mililitro.

Tabla 1.1 Influencia de la temperatura de calentamiento sobre el tiempo necesario para destruir las esporas de las bacterias del agriado plano. Temperatura ºC Tiempo de muerte térmica (min)

100 1,200 105 600 110 190 115 70 120 19 125 7 130 3 135 1

2. Concentración inicial de esporas o de células vegetativas.

Cuanto mayor es el número de esporas o células existentes, tanto más intenso es el tratamiento necesario para su total destrucción. Bigelow y Esty sometieron a tratamiento térmico de 120 °C un jugo de maíz de pH 6.0, que contenía esporas de un microorganismo térmofilo procedente de una conserva enlatada que se había alterado, obteniendo los resultados que se expresan en la tabla 1.2

Tabla 1.2 Influencia del número inicial de esporas sobre el tiempo necesario para destruirlas.

Concentración inicial Tiempo de muerte

de esporas (número/mL) térmica (min) a 120 ºC

50,000 14

5,000 10

500 9

50 8

3. Los antecedentes de las células vegetativas o de las esporas.

En su grado de termorresistencia influirán tanto las condiciones del medio bajo las cuales han crecido las células, o se han originado las esporas, como su tratamiento posterior.

A) El medio de cultivo. La influencia que ejercen los nutrientes del medio, su tipo y concentración, será distinta para cada microorganismo, aunque, en general, entre más rico es el medio de crecimiento tanto más termoresistentes son las células vegetativas o las esporas.

B) La temperatura de incubación

La termoresistencia aumenta conforme la temperatura de incubación aumenta aproximándose a la temperatura óptima de crecimiento del microorganismo y en algunos microorganismos, la termoresistencia aumenta más conforme la temperatura se aproxima a su temperatura máxima de crecimiento.

Cuando Escherichia coli crece a 38.5 ºC, que es una temperatura próxima a su temperatura óptima de crecimiento, es bastante más termoresistentes que cuando crece a 28 ºC.

Tabla 1.3 Influencia de la temperatura de esporulación de Bacillus subtilis sobre la termorresistencia de las esporas.

Temperatura Tiempo para

de incubación. destruirlas (min) a 100 ºC

21-23 11

37 (óptima) 16

41 18

C ) La fase de crecimiento o edad.

La termoresistencia de las células vegetativas depende de la fase de crecimiento en que se encuentran, mientras que la de las esporas depende de su edad.

La termoresistencia de las células bacterianas es máxima en la etapa final de la fase lag, si bien es casi tan elevada durante la fase estacionaria máxima, teniendo lugar a continuación una disminución de la misma. Durante la fase de crecimiento logarítmico, las células vegetativas son menos termoresistentes. Las esporas muy jóvenes (inmaduras) son menos resistentes que las maduras.

D) La desecación

La destrucción de las esporas desecadas de algunas bacterias resulta más difícil que la de aquellas que retienen humedad, aunque parece ser que esto no es cierto en todas las esporas bacterianas.

4. La composición del sustrato en el que se encuentran las células vegetativas o las esporas, al someterlas a tratamiento térmico.

A) Humedad El calor húmedo es un agente microbicida mucho más

eficaz que el calor seco, y de aquí que para esterilizar los sustratos secos se necesite un calentamiento más intenso que el que se necesita para esterilizar los que contienen humedad.

En el vapor de agua a 120° C, las esporas de Bacillus subtilis se destruyen en menos de 10 minutos, pero en glicerol anhidro es necesario que actúe durante 30 minutos una temperatura de 170° C.

B) La concentración de iones hidrógeno (pH)

Un aumento, tanto de la acidez como de la basicidad acelera la destrucción por calor de las células vegetativas o esporas, y una desviación del pH hacia la acidez es más eficaz que un aumento de igual valor de la basicidad.

Esporas de Bacillus subtilis sometidas a calentamiento a 100° C en soluciones de fosfato 1:15 , ajustadas a diversos valores de pH, dieron los resultados que se expresan en la Tabla 1.4

Tabla 1.4 Influencia del pH sobre la termorresistencia de las esporas de Bacillus subtilis.

pH Tiempo de supervivencia

(min)

4.4 2

5.6 7

6.8 11

7.6 11

8.4 9

C) Otros componentes del sustrato.

La única sal existente en la mayoría de los alimentos en cantidades estimables es el cloruro sódico, que, a bajas concentraciones, tiene una acción protectora sobre algunas esporas.

El azúcar protege a algunos microorganismos y a algunas esporas, pero no a todas. La concentración óptima que ejerce ésta protección es distinta para cada microorganismo. Es posible que la acción protectora del azúcar esta relacionada con la disminución de la Aw resultante.

Termorresistencia de los microorganismos y sus esporas.

La termoresistencia de los microorganismos se suele expresar como “tiempo de muerte térmica”, el cual se define como el tiempo necesario para destruir, a una determinada temperatura, un determinado número de microorganismos (o de esporas) bajo condiciones específicas . A veces se le denomina tiempo de muerte térmica total para diferenciarlo del tiempo de muerte térmica mayoritaria, el cual es el tiempo necesario para destruir la mayoría de las células vegetativas o la mayoría de las esporas. El punto de muerte térmica, es la temperatura necesaria para destruir la totalidad de los microorganismos en un tiempo de 10 minutos.

Termorresistencia de las levaduras y de sus esporas.

La temperatura necesaria para destruir las células vegetativas de las levaduras se encuentra entre 50 y 58° C en un tiempo de 10 a 15 minutos.

Para destruir las ascosporas de las levaduras sólo son necesarios de 5 a 10° C de temperatura por encima de la necesaria para destruir todas las células vegetativas de las cuales se ha originado.

Tanto las levaduras como sus esporas, son destruidas por los tratamientos de pasteurización a los que se somete la leche (62.8° C durante 30 minutos ó 71.7° C durante 15 segundos).

Termorresistencia de los mohos y de las esporas de mohos.

La mayoría de los mohos y sus esporas son destruidos por el calor húmedo a 60°C en un tiempo de 5 a 10 minutos, aunque algunas especies son más termoresistentes.

Muchas especies del género Aspergillus y algunas de los géneros Penicillium y Mucor son más termoresistentes que otros mohos.

Los tratamientos de pasteurización a los que se somete la leche suelen destruir la totalidad de los mohos y sus esporas.

Termorresistencia de las bacterias y de las esporas bacterianas.

La termoresistencia de las células vegetativas de las bacterias es de muy diferente grado en cada una de las especies, oscilando desde cierta termoresistencia de las poco patógena, las cuales son destruidas con facilidad, hasta la de las termófilas, las cuales para que se destruyan, es posible que requieran el empleo de temperaturas de 80 a 90° C durante varios minutos.

El grado de termoresistencia de las esporas bacterianas es variable en cada una de las especies, la resistencia a la temperatura de 100°C puede oscilar desde menos de 1 minuto a más de 20 horas.

Termoresistencia de los enzimas

Aunque la mayoría de los enzimas, tanto los existentes en los alimentos como los propios de la células bacterianas, se destruyen a 79.4° C, algunos pueden soportar temperaturas más elevadas, sobre todo si se emplea el calentamiento a temperatura elevada durante un tiempo corto.

Uno de los objetivos de todo tratamiento térmico consiste en inactivar los enzimas capaces de alterar los alimentos mientras permanecen almacenados.

Algunas hidrolasas (las proteinasas y las lipasas), conservan un importante grado de actividad tras un tratamiento térmico a temperaturas muy elevadas.

Tabla 1.5. Tiempo de muerte térmica de algunas esporas bacterianas

A 100º C Tiempo para destruirlas

Esporas de (min)

Bacillus anthracis 17

Bacillus subtilis 15-20

Clostridium botulinum 100-330

Clostridium calidotolerans 520

Tratamientos térmicos empleados en la elaboración de alimentos.

Son procesos térmicos que tienen la finalidad de eliminar a los m.o. o por lo menos los que son un peligro potencial para el alimento.

No deben presentar cambies indeseados en aspecto y el sabor.

Los tratamientos térmicos se pueden clasificar en: Pasterización Calentamiento alrededor de los 100º C. Calentamiento por encima de los 100º C.

Pasterización

Tratamiento térmico que destruye parte de los m.o., principalmente los patógenos.

Se usa cuando el producto no puede someterse a procesos mas elevados de temperaturas.

Procesos complementarios a este tratamiento son: refrigeración, evitar contaminación bacteriana, mantenimiento en condiciones anaerobias, adición de solutos y/o conservadores químicos.

Temperaturas Altas - Tiempo Corto (HTST).

Los alimentos se someten a altas temperaturas y tiempos cortos. (72° C - 15’)

Temperaturas Bajas – Tiempo Largo (LHT).

Los alimentos se someten abajas temperaturas y tiempos relativamente largos. (63° C - 30' )

Tipos

Calentamiento cerca a 100º C.

Destrucción de todos los m.o. a excepción de sus esporas.

Los alimentos son hervidos sumergiendo el recipiente que lo contiene en agua hirviendo.

Ejemplo: El escaldado previo a congelación o desecado de hortalizas. Es un tratamiento térmico suave que somete al producto durante un tiempo más o menos largo, a una temperatura inferior a 100 grados.

Calentamiento por enzima de los 100º C

Se lleva a cabo en autoclaves con vapor a presión.

Con 15 libras de presión el agua alcanza una temperatura de 121º C, estas condiciones las adoptan las industrias llamado proceso UHT (temperaturas ultra elevadas)

Enlatado. Se define como la conservación de

los alimentos en recipientes cerrados.

Seguidos de un tratamiento térmico Algo de historia:Nicolás Appert: padre del enlatado,

Schriver patento el autoclave, Peter patento el bote de hojalata.

Clase de envases Cristal. Al dejar pasar la luz favorece que

pueda alterarse el producto (las vitaminas). Plástico. No son recomendables cuando

contienen alimentos ácidos. Papel. La porosidad del papel lo hace

recomendable para aquellos productos que transpiran (vegetales).

Lámina de aluminio. Su impermeabilidad, y su resistencia a las temperaturas han extendido su uso. No es recomendable para envolver productos ácidos ni para someterlos a altas temperaturas.

hojalata con recubrimiento de estaño.

Proceso.

Recolección. Escaldado. Adición de salmueras

(opcional). Cerrar lata. Proceso de

calentamiento.

Proceso de calentamiento

Calor – enfriamiento-llenado HCF (heat-cool-fill) Esterilización de un solo volumen. Esterilizar latas y tapas.

Llenado y cerrado de los botes estériles, todo en condiciones asépticas.

Esterilizar y cerrar SC (sterilizing and closing). Esterilizar los alimentos en los botes antes cerrarlos.Presión- llenado -calentamiento PFC (pressure-filler-cooker) Se esteriliza mediante vapor alta presión se llenan las latas

y se cierran, otro tratamiento térmico mas suave antes de enfriar.

Presión- llenado -calentamiento PFC (pressure-filler-cooker) Se esteriliza mediante vapor alta presión se llenan las

latas y se cierran, otro tratamiento térmico mas suave antes de enfriar.

Desecación Reducción del peso del alimento por desecación antes

del envasado.Flash 18 Se realiza en una cámara de alta presión, lleva a cabo un

tratamiento HTST, se llenan las latas se cierran y se enfrían parcialmente en la cámara.

Alimentos envasados a presión.

Se envasan bajo la presión de un gas:

Dióxido de carbono: inhibe el crecimiento de muchos m.o. pero no bacterias lácticas ni levaduras.

Nitrógeno: no inhibe el crecimiento de aerobios.

Oxido nitrico: retarda el crecimiento de algunos hongos.

Permite que el alimento salga en forma de espuma, pulverización o liquido.

Fase de enfriamiento.

Se realiza lo mas rápido posible después del tratamiento térmico sumergiéndolos en agua con la finalidad de producir un choque térmico y así garantizar las condiciones de esterilidad del producto final

Enfriamiento por medio de corriente de aire.