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PRINCIPIOS Y FUNDAMENTOS
DE LOS
TRATAMIENTOS TÉRMICOS
PROGRAMA
1. Introducción.
2. Factores que afectan al desarrollo microbiano.
3. Factores que intervienen en la carga microbiana previa al
tratamiento térmico.
4. Termorresistencia y cinética de destrucción.
5. Alteración de alimentos tratados térmicamente: descripción,
causas y microorganismos alterantes.
6. Control microbiológico de alimentos tratados
térmicamente.
1.1.- INTRODUCCIÓ
INTRODUCCIÓN
Esterilización comercial
Destrucció
Destrucción de todos los microorganismos pató
patógenos y
alterantes que puedan desarrollarse en las condiciones
normales de transporte y/o almacenamiento
Garantizando estabilidad microbiológica de
la conserva.
Importante
1.Conseguir la destrucció
destrucción de microorganismos y el mantenimiento de las cualidades
organolé
organolépticas del producto.
2.Establecer
2.Establecer los baremos de esterilización:
A. Cuál de los microorganismos presentes es el de mayor termorresistencia.
B. Cuál se desarrolla en las condiciones normales de almacenamiento.
C. Cuál es patógeno.
3
1.1.- INTRODUCCIÓ
INTRODUCCIÓN
Microorganismos
CARACTERÍSTICAS GENERALES:
• Seres vivos de muy pequeño tamaño
•
Presentes en el ambiente y los objetos
•
Gran diversidad: Adaptación
TIPOS:
Según su estructura:
•
•
Procariotas:
Procariotas Estructura simple. Bacterias.
Eucariotas:
Eucariotas: Mayor complejidad.
9 Algas
9 Hongos:
o Mohos (pluricelulares)
o Levaduras (unicelulares)
• Protozoos.
1.1.- INTRODUCCIÓ
INTRODUCCIÓN
Historia
Todos los alimentos son perecederos, es decir de duració
duración limitada
1.809 Nicolá
Nicolás Appert establece con pruebas, que un alimento
introducido en un envase de vidrio hermético y sometido a ebullición
conserva sus propiedades en el tiempo.
1.848 aparece en La Rioja la primera industria de conservas vegetales.
1.860 Isaac Solomon añadió cloruro cálcico al agua de cocción
elevando el punto de ebullición a 115 ºC.
1.862 Pasteur en demuestra que son los microorganismos los
causantes del deterioro de los alimentos.
1.874 K. Shriver patentó la olla a presión o autoclave.
1.910 Peter Durand patentó el método de Appert utilizando envases de
metal.
Bigelow y Esty:
Esty: Teoría de destrucción microbiana.
1.1.- INTRODUCCIÓ
INTRODUCCIÓN
Microorganismos
Patógenos: aquellos que cuando infectan a otro ser vivo le causan
importantes desarreglos en su sistema vital pudiendo producirle la muerte.
Destacar:
oMicroorganismos productores de toxinas.
oSustancias producidas por los microorganismos que resultan tóxicas e incluso letales al ser
ingeridas por otros seres vivos.
oEn ausencia del microorganismo patógeno, puede haber un efecto nocivo si la dosis de la
toxina es suficientemente grande.
1.1.- INTRODUCCIÓ
INTRODUCCIÓN
Microorganismos
NUTRICIÓN Y CRECIMIENTO
Microorganismos similares a resto de seres vivos:
Alimentarse: Nuestros alimentos, también de las bacterias
Hidratarse: necesidad de una aw determinada
Excretar: productos de desecho
Respirar: determinada composición atmosférica
Reproducirse y morir: curvas de crecimiento
BACTERIA
TOXINAS
NUTRIENTES
ENZIMAS
1.1.- INTRODUCCIÓ
INTRODUCCIÓN
Microorganismos
Microorganismos esporulados
Formación de nuevas
células vegetativas
Esporulación
Liberación de
la espora
Germinación de la
espora
Condiciones favorables
1.1.- INTRODUCCIÓ
INTRODUCCIÓN
Clasif. Alimentos
Clasificación de los alimentos según su pH
Debajo de pH=4,6
pH=4,6 inhibe el crecimiento del Clostridium
Botulinum
el más termorresistente y patógeno de los microorganismos presentes en los
alimentos.
Clasificación simplificada:
Alimentos ácidos o acidificados
pH<4,6
Alimentos de baja acidez
pH >=4,6
9
1.1.- INTRODUCCIÓ
INTRODUCCIÓN
Clasif. Alimentos
Alimentos ácidos o acidificados
pH<4,6
• Bacterias esporuladas, objetivo de la pasteurización:
• CLOSTRIDIUM PASTERIANUM.
• CLOSTRIDIUM BUTIRICUM
• Bacterias no esporuladas:
• FLORA LÁ
LÁCTICA.
• Mohos y Levaduras:
• Escasa termorresistencia,
termorresistencia, recontaminació
recontaminación postpost-proceso.
10
1.1.- INTRODUCCIÓ
INTRODUCCIÓN
Clasif. Alimentos
Alimentos de baja acidez
pH >=4,6
• Aerobios esporulados. Bacillus:
» Mesófilos
(B.
B.
Lichaniformis),
Lichaniformis
insuficiente.
Subtilis,
B.
Subtilis,
tratamiento
» Termófilos:
Atacan
a
los
carbohidratos, produciendo ácido, sin
gas, agriado plano, retención del
producto en caliente.
B. Stearothermophilus
B. Coagulans
11
2.2.- FACTORES DESARROLLO MICROBIANO
FACTORES DETERMINANTES:
• TEMPERATURA
• DISPONIBILIDAD DE OXÍGENO
• POTENCIAL REDOX
• NUTRIENTES
• ACTIVIDAD DEL AGUA (AZÚCAR Y/O SAL)
• pH
2.2.- FACTORES DESARROLLO MICROBIANO
CLASIFICACIÓ
CLASIFICACIÓN GENERAL:
Grupos bacterianos
Mínima:
Óptima:
Máxima:
Psicrófilos
(-5)-(+5)ºC
10-20
30-35
Mesófilos
5-15ºC
30-45
35-47
Termófilos
40-45ºC
55-75
60-90
La mayor parte de los microorganismos patógenos se multiplican a Tª comprendida
entre 20 ºC y 45 º C.
Por debajo de 100 ºC destruimos las formas vegetativas.
vegetativas
Por encima de 100 º C destruimos las esporas.
En refrigeració
refrigeración (2(2-4 ºC), los microorganismos se multiplican más lentamente, pero
no se impide su desarrollo.
En congelació
congelación ((-18 ºC), los microorganismos no se multiplican, pero no se
destruyen.
2.2.- FACTORES DESARROLLO MICROBIANO
TEMPERATURA
Hasta –18ºC: multiplicación microbiana (levaduras)
Hasta –10ºC: multiplicación bacteriana
Hasta 0.4ºC: Listeria monocytogenes
Hasta 3.3ºC: Cl. botulinum no proteolítico
Hasta 5.2ºC: Salmonella
Hasta 6.5ºC: Clostridium perfringens
Hasta 6.7ºC: Staphylococcus aureus
Hasta 10ºC: toxinogénesis Clostridium botulinum tipos A y B y
estafilococos.
Por encima de 47ºC no crecen bacterias patógenas
2.2.- FACTORES DESARROLLO MICROBIANO
TEMPERATURA
Curva de Crecimiento Bacteriana
2.2.- FACTORES DESARROLLO MICROBIANO
Tipos Microorganismos según su Tª ÓPTIMA de
crecimiento
2.2.- FACTORES DESARROLLO MICROBIANO
UTILIZACIÓN DEL OXÍGENO
ƒ Aerobios:
9Necesitan oxígeno libre.
ƒ Anaerobios:
9No necesitan oxígeno libre.
9Estrictos: oxígeno es tóxico
9Facultativos: crecen con ó sin
oxígeno libre.
ƒ Microaerófilos:
9Necesitan una cantidad pequeña de
oxígeno.
2.2.- FACTORES DESARROLLO MICROBIANO
ACTIVIDAD DEL AGUA
o aw > 0.98 (alimentos
alimentos frescos)
los microorganismos
frescos Todos
o aw > 0.95 Salmonella y C. botulinum
o aw 0.98-0.93 (pan,
pan, embutidos cocidos)
cocidos Enterobact. y acidoláct.
o aw : 0.93-0.85 (leche
leche condensada, carne desecada)
desecada Stafilococcus aureus,
levaduras y mohos (limite FDA para considerar “canned food”)
o aw 0.85-0.62 (confituras,
confituras, cereales, frutos secos)
secos microrganismos osmófilos (mohos
y levaduras).
o aw <0.60 (reposter
reposteríía, fideos, leche en polvo..) no se multiplican pero son viables
2.2.- FACTORES DESARROLLO MICROBIANO
2.2.- FACTORES DESARROLLO MICROBIANO
2.2.- FACTORES DESARROLLO MICROBIANO
2.2.- FACTORES DESARROLLO MICROBIANO
pH
Clasificación de alimentos
GRUPO
ALIMENTOS
pH
Baja acidez
Carnes y productos cárnicos;
>4.6
pescados; diferentes especies de verduras:
judías, espinacas, espárragos, guisantes y
preparados listos para su consumo.
Ácidos
Principalmente frutas / tomates / conservas
acidificadas.
Muy ácidos
Col fermentada, encurtidos, frutas (guindas)
mermeladas y otros.
3.7 – 4.6
<3.7
2.2.- FACTORES DESARROLLO MICROBIANO
PRODUCTOS pH < 4.6: FRUTAS , TOMATES, PRODUCTOS
ACIDIFICADOS.
Tratamiento térmico:
•Tª < 100ºC, no se destruyen esporas, pero la acidez del producto evita que germinen.
•Se destruyen los gérmenes patógenos (St.aureus, Salmonella), mohos, levaduras y
bacterias lácticas.
PRODUCTOS pH > 4.6: Comida preparada baja acidez, salsas, conservas.
Tratamiento térmico:
•Exacto y muy controlado (Tª>100ºC).
•Destrucción formas vegetativas y esporas
2.2.- FACTORES DESARROLLO MICROBIANO
pH
Tiempo (min.)
Valores de esterilización de conservas de
180
tomate en función del pH (NCA, 1970)
150
pH
3.9-4.1
4.1-4.2
4.2-4.3
4.3-4.4
4.4-4.5
120
90
60
30
2
3
4
5
6
pH
7
8
•
Influencia del pH en la termorresistencia de
las esporas de Clostridium botulinum.
•
Tiempo a 100ºC para destruir cantidad
constante de esporas en 36 alimentos
distintos
93
F8.8
1.0
2.5
5
10
20
2.2.- FACTORES DESARROLLO MICROBIANO
pH
2.2.- FACTORES DESARROLLO MICROBIANO
Relación entre
pH
y
ACTIVIDAD DEL AGUA
2.2.- FACTORES DESARROLLO MICROBIANO
pH = 7.0
Esterilización
Pasteurización
Acidez
Esterilización
pH = 4.6
Acidez
pH = 3.0
2.2.- FACTORES DESARROLLO MICROBIANO
pH > 4.5
Alimentos dé
débilmente ácidos.cidos.- Ej: conservas de leche, pescado, carne, platos preparados
y verduras.
2.2.- FACTORES DESARROLLO MICROBIANO
pH 4 - 4.5
Alimentos ácidos.cidos.- Ej: conservas de fruta, conservas ácidas pescado, gelatinas, conservas
ácidas de carne.
2.2.- FACTORES DESARROLLO MICROBIANO
pH < 4
Alimentos muy ácidos.cidos.- Ej: jugos de frutas, mermeladas, conservas de fruta, conservas
completas.
2.2.- FACTORES DESARROLLO MICROBIANO
3.3.- FACTORES CARGA MICROBIANA ANTES TRATAMIENTO
CALIDAD Y VIDA ÚTIL
• Carga microbiana previa a esterilización
• Microflora inicial.
• Manipulación de la materia prima (Personal)
• Adición de condimentos, azúcares, etc.
• Esterilización
• Temperatura y tiempo de tratamiento.
• Carga y tipos de microorganismos
• Composición química del alimento
• Transmisión del calor
• Almacenamiento
• Transporte
3.3.- FACTORES CARGA MICROBIANA ANTES TRATAMIENTO
MATERIAS PRIMAS (Splittstoesser (1970) / *CNTA)
Vegetal
Zanahoria
Remolacha
Col
Frijoles
Maíz
Berza
Espinacas
Guisantes
Judías verdes
Patatas
*Tomate
*Espárrago
Recuento/gramos
440.000
3.200.000
4.000-2.000.000
1.000-150.000
100.000-10.000.000
1.200.000-10.000.000
2.000.000-23.000.000
220.000-30.000.000
600.000-3.000.000
75.000-28.000.000
62.000-300.000.0000
42.000-200.000.000
*Materias primas
desecadas
*Materias congeladas
>10.000 termófilos /g
>100 termófilos /g
3.3.- FACTORES CARGA MICROBIANA ANTES TRATAMIENTO
ADITIVOS
Los ingredientes utilizados pueden aportar contaminació
contaminación microbiana.
Productos deshidratados y congelados. También:
- Azú
Azúcares y almidones:
Fuentes de microorganismos termófilos. (Normas que limitan esta
contaminación: <100 ufc / g)
- Colorantes y especias:
Se someten a desinfección, pero son fuente de contaminación
microbiana. (Termófilos anaerobios de la putrefacción)
3.3.- FACTORES CARGA MICROBIANA ANTES TRATAMIENTO
LAVADO DE LA MATERIA PRIMA
FUNCIONES
-Eliminar suciedad y contaminación superficial
-Disminuir la carga microbiana.
-Aplicar tratamiento térmico adecuado.
TIPOS
Lavado en seco:
tamizado, cepillado, aspiración
Lavado con agua:
-Balsas de agua, estática o recirculante. (práctica peligrosa)
-Sistema de duchas.(lavado de tomate)
3.3.- FACTORES CARGA MICROBIANA ANTES TRATAMIENTO
PELADO
ESCALDADO
FUNCIONES:
Elimina de la superficie de los
alimentos la contaminación microbiana
asociada a ella.
MÉTODOS EMPLEADOS:
-Pelado a vapor:
P.ej.: tomate entero
pelado.
-Pelado mecánico:
P.ej.: espárrago.
-Pelado a la llama:
P.ej.: pimiento
-Pelado con sosa cáustica o
lejía: P.ej.: melocotón en almíbar.
- Temperaturas de 8585-96º
96ºC
- Se destruyen células vegetativas
microbianas
- Se inhiben reacciones enzimáticas
- Retracción del producto que
permite un llenado adecuado del
recipiente
- Necesario el uso de agua potable
y renovación de la misma.
- Eliminació
Eliminación de los gases que
reducirí
reducirían el vací
vacío si se liberasen
durante el procesado.
3.3.- FACTORES CARGA MICROBIANA ANTES TRATAMIENTO
COCCIÓN
ENFRIAMIENTO
-Uso de agua potable.
-Empleo de duchas o balsas por
inmersión después del escaldado.
-Un
Un defectuoso enfriamiento (Tª
(Tª >
40º
40ºC) puede originar el desarrollo
de flora termófila.
- Controlar presión externa de los
envases (después de esterilización)
y velocidad de enfriamiento-
Aplicación de temperaturas de 95100ºC.
Objetivos fundamentales:
- Establecer el equilibrio en el
alimento y conferir la textura
adecuada.
- Inactivar enzimas
- Esterilizar el producto.
- Desairear.
3.3.- FACTORES CARGA MICROBIANA ANTES TRATAMIENTO
INSTALACIONES-FÁBRICA
“Diseñada de forma higiénica”:
Condiciones ambientales que eviten multiplicación de
microorganismos. Contemplado en reglamentaciones.
“Fácil de limpiar”
Disposición del equipo y naturaleza de su superficie.
Disposición de los elementos de construcción (p.ej.: techos, paredes...).
Operaciones de limpieza/desinfección. Eliminación de biofilms.
3.3.- FACTORES CARGA MICROBIANA ANTES TRATAMIENTO
Parámetro
Aplicación
Nivel
•Flora total
•Interior laboratorio
185 ufc/m3
•Industrias cárnicas
< 10³ ufc/m3 •Establec. alimentarios
<5x10² ufc/m³
•Mohos
•Interior laboratorio
132,5 ufc/m³
•Establec. alimentarios
<5x10² ufc/m³
•Edificios comerciales
< 250 ufc/m³: nivel normal
250‐1000 ufc/m³ posible fuente de contaminación
>1000 ufc/m³ probable fuente de contaminación
3.3.- FACTORES CARGA MICROBIANA ANTES TRATAMIENTO
Parámetro
•
Aplicación
Nivel
Flora total
Establecimientos del sector cárnico, pesquero y de restauración.
‐ pisos y paredes:
‐ mesas procesamiento:
‐ manos y dedos:
‐ utensilios en general:
‐ envases y latas:
•
Máximo recomendado: 10‐30 ufc/cm², Máximo recomendado: 20 ufc/cm²
<2x10³ ufc: satisfactorio
2x10³ a 5x10³ ufc: aceptable
> 5x10³ ufc: deficiente
100 ufc/utensilio
5 ufc/cm²
Enterobacterias
Establecimientos del sector cárnico, pesquero y de restauración.
•
0‐2 ufc/cm²: satisfactorio
2‐10 ufc/cm² intermedio
>10 ufc/cm²: desfavorable
1 ufc/cm²: óptimo
1‐5 ufc/cm²: aceptable
>5 ufc/cm²: no aceptable
Mohos y Levaduras
Establecimientos del sector cárnico, pesquero y de restauración.
1 ufc/cm²: óptimo
1‐5 ufc/cm²: aceptable
>5 ufc/cm²: no aceptable
3.3.- FACTORES CARGA MICROBIANA ANTES TRATAMIENTO
DISEÑO Y CONSTRUCIÓN DE EQUIPOS
Materiales duraderos y no tóxicos; resistentes a la alteración física
(acero inoxidable, plásticos)
Superficies lisas, sin grietas, fáciles de limpiar.
Accesibilidad a las diferentes partes del equipo.
Normas en relación con aspectos higiénicos del equipo
3.3.- FACTORES CARGA MICROBIANA ANTES TRATAMIENTO
Interpretació
Interpretación de Resultados
• Examen de superficies (por medio de torundas o hisopos)
Recuento general de viables por
cm2
Conclusión
No más de 5
De 5 a 25
Más de 25
Satisfactoria
Requiere nueva investigación
Insatisfactoria, acción inmediata.
• Examen de botellas y pequeños recipientes
Viables por botella
Conclusión
Menos de 200
De 200 a 1.000
Más de 1.000
Satisfactoria
Mejorar el método de limpieza
Inaceptable, acción inmediata.
3.3.- FACTORES CARGA MICROBIANA ANTES TRATAMIENTO
Interpretació
Interpretación de Resultados
• Examen de bidones
Viables por bidón
Conclusión
Menos de 10.000
De 10.000 a 100.000
Más de 100.000
Satisfactoria
Mejorar método de limpieza
Inaceptable, una acción inmediata.
3.3.- FACTORES CARGA MICROBIANA ANTES TRATAMIENTO
EFECTO DE LA MANIPULACIÓN Y DEL PROCESADO SOBRE LOS
MICROORGANISMOS
EFECTO EN MICROORGANISMOS
OPERACIÓN
• Reducir número
• Limpieza, lavado
• Soluciones bactericidas • Destrucción
• Enlentecer multiplicación
• Refrigeración (<10ºC)
• Interrumpir multiplicación
• Congelación (<-18ºC)
• Pasteurización (60-80ºC) • Destrucción formas vegetativas, patógenos,
levaduras y mohos
• Escaldado (95-10C)
• Esterilización (>100ºC) • Destrucción de esporas y formas vegetativas
• Interrumpir la multiplicación (aw<0.70)
• Deshidratación
• Salazón (2-20%)
• Jarabes (azúcares)
• Interrumpir multiplicación / evitar germinación
• Acidificación
esporas
• Destruir según dosis
• Irradiación
4.4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓ
DESTRUCCIÓN
• Factores que modifican la termorresistencia de los
microorganismos
• Termorresistencia, valores D, z y F. Gráfica de
termodestrucción.
• Microorganismos de interés en la esterilización
4.4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓ
DESTRUCCIÓN
Causas de termodestrucción microbiana
Daños a nivel de:
• Ácidos nucleicos
• Proteínas y enzimas
• Membranas celulares
FACTORES QUE AFECTAN LA TERMORESISTENCIA BACTERIANA
1. INTRINSECOS
GENERO
ESPECIE
CEPA
ESTADO BIOLOGICO : formas vegetativas / esporas
En relación con:
Composición de aminoácidos en sus proteínas
Porcentaje de ácidos grasos saturados
Complejidad: membranas de orgánulos muy sensibles
4.4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓ
DESTRUCCIÓN
FACTORES QUE AFECTAN LA TERMORESISTENCIA BACTERIANA
2. EXTRINSECOS O AMBIENTALES
A- PREVIOS:
Composición medio (Na, Mn)
pH
Tª incubación (efecto directo)
B- SIMULTANEOS:
Composición medio (nutrientes / inhibidores)
pH
Actividad del agua (aw) (efecto inverso)
C- POSTERIORES
Composición
pH
Tª incubación
4.4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓ
DESTRUCCIÓN
FACTORES QUE AFECTAN LA TERMORESISTENCIA BACTERIANA
3. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL ALIMENTO:
opH del medio o alimento.
oConcentración de ClNa (4%).
oConcentración de carbohidratos y grasas (a más
resistencia de los
microorganismos
Ej
mantequilla).
oContenido acuoso.
oOtros factores ( antibióticos, especias....)
concentración,
estreptococos
más
en
4.4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓ
DESTRUCCIÓN
El principal objetivo de un tratamiento térmico consiste en la termodestrucció
termodestrucción de los microorganismos, microorganismos ya sean formas vegetativas o esporuladas, capaces de multiplicarse en el producto y/o de poner en peligro la salud del consumidor.
4.4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓ
DESTRUCCIÓN
Se entiende por “esterilizació
esterilización comercial”
comercial” la destrucción de
todos los microorganismos patógenos que puedan desarrollarse
en las condiciones normales de transporte y/o almacenamiento,
garantizando así su estabilidad y comestibilidad.
Es preciso llegar a un compromiso entre la destrucción de patógenos
y el mantenimiento de las cualidades organolépticas del producto.
Para poder establecer los baremos de esterilizació
esterilización es importante
establecer:
1.Cuál de los microorganismos presentes es el de mayor termorresistencia.
2.Cuál se desarrolla en las condiciones normales de almacenamiento.
3.Cuál es patógeno.
4.4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓ
DESTRUCCIÓN
Termodestrucción:
Las esporas son las unidades microbiológicas
más termorresistentes.
Los tratamientos térmicos, (combinación
temperatura y tiempo), destruyen las esporas.
Necesidad de cuantificar estas magnitudes, para
destruir las esporas, manteniendo las
cualidades organolépticas del producto.
Estudio de termodestrucción.
51
4.4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓ
DESTRUCCIÓN
Estudio de termodestrucción:
1.- Se fija un microorganismo y una temperatura de
referencia.
2.- Se coloca un número conocido de esporas en un
sustrato adecuado, en el interior de un recipiente
hermético.
3.- Se somete el sustrato durante tiempos crecientes al
efecto de la temperatura de referencia.
4.- Recuento de supervivientes.
52
4.4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓ
DESTRUCCIÓN
Constantes de letalidad
Si inicialmente tenemos (N) esporas
de idéntica termorresistencia, el
número de supervivientes (S)
después de un tratamiento térmico
que se prolongue un tiempo (t),
siendo (P) la probabilidad de
supervivencia a una determinada
temperatura de referencia será:
S=N*Pt .
53
4.4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓ
DESTRUCCIÓN
Tomando logaritmos decimales:
log S=log N +t log P
Si representamos gráficamente para
una Tª constante el nº de
Microorganismos que permanecen
viables, a escala logarítmica, en
función del tiempo, obtenemos la
gráfica de supervivencia o
gráfica de termodestrucción:
Mueren los mismos porcentajes
de microorganismos en cada
una de las unidades de tiempo.
54
4.4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓ
DESTRUCCIÓN
Si representamos gráficamente para una Tª constante el nº de
microorganismos que permanecen viables, a escala logarítmica, en
función del tiempo, obtenemos la gráfica de supervivencia o gráfica
de termodestrucción:
D
Es el tiempo en minutos a
una temperatura determinada que
es necesario para que la
población de microorganismos
viables se reduzca a la décima
parte, es decir, D es el tiempo
necesario para destruir el 90 %
de la población inicial.
4.4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓ
DESTRUCCIÓN
Estudios de termodestrucción microbiana
Tiempo (min.)
Número
% destrucción
microorganismos
0
100.000,000
0
1D
10.000,000
90,0000000
2D
1.000,000
99,000000
3D
100, 000
99,900000
4D
10,000
99,990000
5D
1,000
99,999000
6D
0,100
99,999900
7D
0,010
99,999990
8D
0,001
99,999999
Tabla 1. Relación entre el tiempo de tratamiento y el número de bacterias vivas residuales
4.4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓ
DESTRUCCIÓN
Si representamos los valores de D para distintas temperaturas
Obtenemos la gráfica de equivalencia letal:
z : Específico de cada
microorganismo.
Representa el número de
grados centígrados que es
necesario elevar la
temperatura de tratamiento
para reducir el valor de D de
un determinado
microorganismo a la décima
parte.
Por ejemplo z=10 ⇒ Si
aumentamos la temperatura
en 10 ºC reducimos el tiempo
de esterilización en 10 veces.
4.4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓ
DESTRUCCIÓN
Constantes de letalidad:
– Efecto de la temperatura de proceso:
Cuanto mayor es la temperatura, menor es el valor de
reducción decimal (D), es decir, menor es el tiempo para
conseguir la destrucción del 90 % de la contaminación inicial.
D100 = 26.3 min.
D110 = 2.67 min.
D115 = 0.85 min.
58
Cálculo de letalidad desde un punto microbiológico y sus constantes
4.4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓ
DESTRUCCIÓN
• Constantes de letalidad:
Representando las gráficas para letalidades diferentes
se tiene:
59
Cálculo de letalidad desde un punto microbiológico y sus constantes
4.4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓ
DESTRUCCIÓN
La letalidad de todos los puntos que componen cada recta es la
misma, por lo tanto, por cada tratamiento se dispone de infinitas
infinitas
parejas de tiempotiempo-temperatura con la misma efectividad frente
al microorganismo estudiado.
Así se pueden determinar tratamientos equivalentes:
t = t* x 10 –(T-T*)/z
Se puede encontrar un tratamiento equivalente a otro conocido,
modificando el tiempo o la temperatura de tratamiento.
EJERCICIOS
Cálculo de letalidad desde un punto microbiológico y sus constantes
60
4.4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓ
DESTRUCCIÓN
Con todo, el número de minutos necesarios para destruir un número
conocido de microorganismos a una temperatura determinada se
representa con la letra F.
Los dos valores z y F son suficientes para definir el comportamiento de
los microorganismos frente al tratamiento térmico en cada caso y a partir
de ellos se calcula el tiempo real de tratamiento para productos
esterilizados o pasterizados.
Generalmente, este tiempo se expresa como:
FTz , 121F10 = tiempo en minutos necesario para destruir un nº
determinado de microorganismos a una temperatura de 121 ºC cuando
z=10.
Cuando T=121ºC y z=10, se denomina F0.
4.4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓ
DESTRUCCIÓN
Matemáticamente, llegamos a la siguiente relación:
FTz = Fo= t ∗ 10 ((Tª-Tr)/z)
Los microorganismos se destruyen de forma exponencial, por lo que su
destrucción no es sólo resultado de una determinada temperatura, sino
que depende tanto de ésta como de su tiempo de actuación
4.4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓ
DESTRUCCIÓN
Curva de penetración de calor
1 40
10
9
8
7
1 00
6
80
5
4
60
3
40
2
T e m p e r a tu re (º C )
20
1
F o V a lu e s
0
0
-1
0
20
40
60
80
100
T ie m p o (m in u to s )
Valor esterilizador: Fztªref = ƒ(antilog[(Tª-Tªref)/z])dt
Valores de Fo
Temperatura (ºC)
1 20
4.4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓ
DESTRUCCIÓN
T ª (ºC)
F0
T ª (ºC)
F0
100
0,01
111
0,10
101
0,01
112
0,12
102
0,01
113
0,15
103
0,02
114
0,19
104
0,02
115
0,25
105
0,02
116
0,31
106
0,03
117
0,39
107
0,04
118
0,49
108
0,05
119
0,62
109
0,06
120
0,78
110
0,08
121
0,98
4.4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓ
DESTRUCCIÓN
En los tratamiento térmicos diferenciamos entre:
1.- Pasteurización: temperaturas entre 60 y 100 ºC, garantiza la
destrucción de las formas vegetativas de los microorganismos
En general, la referencia es F93,38,8
F7010. Microorganismo de referencia: Estreptococos D.
2.- Esterilización: temperaturas entre 110 y 150 ºC, garantiza la
destrucción de las formas esporuladas de los microorganismos. F121.110,
microorganismo de referencia: Clostridium Botulinum.
4.4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓ
DESTRUCCIÓN
“CLOTRIDIUM BOTULINUM”
El término botulismo deriva de la palabra bolutus (embutido)
ya que se observó la enfermedad por primera vez en
Alemania a causa del consumo de embutidos.
Especie bacteriana esporulada, anaerobia y con capacidad
de producción de toxinas que atacan al sistema nervioso.
Los síntomas aparecen entre las 24 y 72 horas posteriores a
su ingesta: vómitos, visión doble, constipación, sed,
descenso de la temperatura corporal.
4.4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓ
DESTRUCCIÓN
La forma vegetativa es muy sensible a la temperatura: 60 ºC –10 minutos.
Para destruir la toxina es preciso un tratamiento térmico de: 80 ºC – 6
minutos.
Las esporas, originadas metabólicamente en condiciones desfavorables
para la bacteria, se destruyen con tratamientos térmicos de :
Tiempo (min.)
TEMPERATURA
TIEMPO (min)
100
375
105
120
110
38
115
12
121
3
180
150
120
90
60
30
2
3
4
5
6
pH
7
8
Influencia del pH en la termorresistencia de las
esporas de Clostridium botulinum.
Tiempo a 100ºC para destruir cantidad constante de
esporas en 36 alimentos distintos
4.4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓ
DESTRUCCIÓN
VALORES RECOMENDADOS DE F0 :
PRODUCTO
F0
VEGETALES
3-6
LEGUMBRES
12-14
CHAMPIÑÓN
12-14
ACEITUNA NEGRA DE
MESA
15
CÁRNICOS Y PESCADO
5-6
4.4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓ
DESTRUCCIÓN
Enzima Pectinesterasa
Tª
referencia
(ºC)
z
(ºC)
Valor D
(min.)
F aconsejado
(min.)
100
16,5
0,152
2,5 D
10F75 > 5
(<4,5)
0,12
3,3 - 3,6
1,2
3,3 - 3,7
pH
Fuente bibliográfica
Alimentaria Marzo 2000
Microorganismo
60
3a5
0,1 - 0,5
(C. krusei)
60
3a5
8,2
Mohos/levaduras/bacterias
Levaduras
90
10
Mohos/levaduras/bacterias
80
10
Bysochlamys fulva
88
7
10
Aspergillus niger
61
3,4
1
Lactobacillus plantarum
60
5,2
0,59
Lactobacillus sp
65,5
Streptococcus thermophilus
70-75
Bacterias propionicas
60
10
5,2
(<4,5)
Biotecnología de la aceituna de mesa
Bourgeois,
(<4,5)
10F75 > 5
< 4,0
Biotecnología de la aceituna de mesa
CTC
15
<4,6
2,8
(<4,5)
Biotecnología de la aceituna de mesa
< 4,0
CTC
Leuconostoc
65,5
10
Salmonella sp.
65,5
10ºF
0,02 -0,25
Staphylococcus aureus
65,5
10ºF
0,2 - 2
10F75 > 5
Mohos/levaduras/bacterias
65,5
8-12ºF
0,5-3
Estreptococos fecales
65
E. coli
65
5
5 a 30
0,1
Pseudomonas aeruginosa
55
5
2
Ecología microbiana de alimentos
4.4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓ
DESTRUCCIÓN
Tª referencia
(ºC)
z
(ºC)
Esporulados
Clostridium botulinum
Clostridium sporogenes
Clostridium thermosaccharolyticum
Clostridium thermosaccharolyticum
Desulfotomaculum nigrificans
Bacillus stearothermophillus
121
121
121
121
121
121
10
10
10
12 a 18
7
Clostridium perfringens
95
Valor D F aconsejado
(min.)
(min.)
0,21
1
4
4
4a5
116
Clostridium perfringens
Clostridium perfringens
Clostridium botulinum
Clostridium sporogenes
Bacillus coagulans
200
100
121
121
121
0,3 - 20
0,1-0,2
0,1-1,5
Clostridium pasturianum
Bacillus cereus
Bacillus licheniformis
Bacillus subtilis
Bacillus macerans
Bacillus polymyxa
Bacillus coagulans
Bacillus subtilis (esporulado a 55ºC)
100
100
100
100
100
101
100
112
6,6-8,8 0,1 a 0,5
10
5
6
1
7
11
0,1 - 0,5
0,1 - 0,6
7,0-10
0,5-2
8
2
10
9 a 13
0,1
3
5
12 a 16
germinada a
37ºC
germinada a
43ºC
pH
> 4,6
> 4,6
> 4,6
> 4,6
> 4,6
> 4,6
> 4,7
> 4,6
> 4,6
>4,6
< 4,6
< 4,6
(>4,3)
>4,6
>4,6
>4,6
<4,6
<4,6
4,3
>4,6
Fuente bibliográfica
Alimentaria noviembre 98
Microbiología de alimentos
(FRAZIER)
Lund et al 2002
Microbiología de alimentos
(FRAZIER)
Stumbo 1965
Microbiología de alimentos
(FRAZIER)
Stumbo , 1965
Tesis Doctoral Santiago Condon
Cálculo de letalidad desde un punto microbiológico y sus constantes
70
4.4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓ
DESTRUCCIÓN
Cálculo de letalidad desde un punto microbiológico y sus constantes
71
4.4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓ
DESTRUCCIÓN
Cálculo de letalidad desde un punto microbiológico y sus constantes
72
4.4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓ
DESTRUCCIÓN
73
Cálculo de letalidad desde un punto microbiológico y sus constantes
4.4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓ
DESTRUCCIÓN
74
Cálculo de letalidad desde un punto microbiológico y sus constantes
4.4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓ
DESTRUCCIÓN
Baremos de esterilización en productos esterilizados
(en función de tratamientos térmicos aplicados)
Ejemplos
Conserva ácida
Tomate
Aceituna verde
Encurtidos
(sin azúcares ) (1–
2% ac. acetico)
Cebolletas ,
pepinillos,
alcaparras....
pH
F
Valor
3.9 - 4.6
8.8
3.6
20
<3.7
7
F87
>5
F87
>20 - 25
Encurtidos
(con azúcares ))
Zanahorias…
3.7 – 3.9
7
Conserva de baja
acidez
Espárrago
Champiñón
Comida preparada
> 4.6
10
F 93
>20
F62.5
>15
F121
>3.5
> 12 – 20
>6-8
Valores de esterilización de conservas de
tomate en función del pH (NCA, 1970)
pH
3.9-4.1
4.1-4.2
4.2-4.3
4.3-4.4
4.4-4.5
93
F8.8
1.0
2.5
5
10
20
4.4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓ
DESTRUCCIÓN
MICROORGANISMOS DIANA EN LA ESTERILIZACIÓN
Productos de baja acidez (pH>4,6):
Clostridium botulinum: D121ºC = 0.21;
(Criterio de seguridad sanitaria: 12 reducciones decimales)
121F10 = 2,52; margen de seguridad Fo > 3
Clostridium sporogenes: D121ºC = 1-1.4
(Criterio de esterilidad comercial: 4-5 reducciones decimales)
Fo >5-7
Clostridium thermosaccharolyticum: D121ºC = 4; Fo >16
(Alimentaria Noviembre 98, /105)
Productos de alta acidez (pH<4,6):
Cl.pasterianum, Cl.butyricum, B.coagulans.
Comidas preparadas refrigeradas
Streptococcus: D70ºC: 15-60 min; 70F10 > 1500
5.5.- ALTERACIONES EN ALIMENTOS CON TT
5.5.- ALTERACIONES EN ALIMENTOS CON TT
(93F8.8)
5.5.- ALTERACIONES EN ALIMENTOS CON TT
5.5.- ALTERACIONES EN ALIMENTOS CON TT
ALTERACIONES PREVIAS A ESTERILIZACIÓN
Envase
cerrado
Tiempo prolongado mantenido en
espacios calientes
Desarrollo de microorganismos de
crecimiento rápido
Formación de gas, abombamiento
Esterilización
5.5.- ALTERACIONES EN ALIMENTOS CON TT
TRATAMIENTO TÉRMICO INSUFICIENTE
CAUSAS
- Defectos y fallos técnicos
- Cálculo erróneo del tratamiento térmico
- Alta carga microbiana de la materia prima.
ALTERACIONES (Flora termorresistente)
- Producción de gases: botes hinchados.
- Acidificación : aspecto exterior normal.
INVESTIGACIÓN DE LAS CAUSAS
- Identificación del organismo responsable.
- Revisar materias primas y limpieza
- Curvas de distribución y penetración de calor
5.5.- ALTERACIONES EN ALIMENTOS CON TT
ENFRIAMIENTO INADECUADO
ESTERILIZACIÓN
ENFRIAMIENTO A 35-45ºC
(Tª adecuada para secado de envases.
Evita corrosión.)
Evitan termófilos
ALMACENAMIENTO A Tª ADECUADA
5.5.- ALTERACIONES EN ALIMENTOS CON TT
RECONTAMINACIÓN POST-ESTERILIZACIÓN A TRAVÉS DE
FUGAS
• Gran importancia económica.
• Procedencia de los microorganismos:
Aire / Agua enfriamiento / superficies
(recipientes calientes y húmedos pueden contaminarse si altas cargas
microbiológicas en las suturas o golpes mecánicos):
• Flora muy variada:
Bacterias (no esporuladas )
Mohos y Levaduras.
• Almacenamiento y transporte adecuado de los envases
P.ej. Carnes enlatadas enfriadas con agua de río brote de
fiebre tifoidea (U.K. 1964). Cl. botulinum en conserva pescado Alaska.
5.5.- ALTERACIONES EN ALIMENTOS CON TT
EFECTO DE LA CLORACIÓN DEL AGUA DE
REFRIGERACIÓN EN EL ÍNDICE DE ALTERACIÓN
Latas hinchadas por 1.000
Tamaño
envase
Producto
Agua clorada
Agua sin clorar
306x302
Maíz enlatado a vacío
0,46
3,44
603x408
Maíz enlatado a vacío
0,39
5,17
303x406
Maíz con crema
0,29
1,17
603x700
Maíz con crema
1,37
7,80
5.5.- ALTERACIONES EN ALIMENTOS CON TT
EFICACIA DE LA DOSIS DE CLORO EN AGUAS DE
DISTINTA PUREZA
Tiempo de exposición a 0.8-1.0
ppm. de Cl2
Agua limpia
Agua con 1% de tierra
estéril
0 minutos
1.850.000 ufc/ml
1.500.000 ufc/ml
20 minutos
0 ufc/ml
340.000 ufc/ml
40 minutos
0 ufc/ml
12.000 ufc/ml
60 minutos
0 ufc/ml
680 ufc/ml
5.5.- ALTERACIONES EN ALIMENTOS CON TT
CIERRE DEL ENVASE
Un recipiente cerrado herméticamente es un requisito primordial para la
inocuidad de un alimento enlatado, por ello:
•Rechazar los recipientes con orificios u otros defectos.
•Control y revisión de las máquinas cerradoras.
•Comprobar diariamente el estado de los cierres y guardar la
documentación con estos datos.
5.5.- ALTERACIONES EN ALIMENTOS CON TT
ALTERACIONES ANALIZADAS POR CNTA:
PORCENTAJES / TIPO DE CAUSA DE ALTERACIÓ
ALTERACIÓN
AÑO
1 9 98
1 9 99
2 0 00
2 0 01
2 0 02
*
T o ta l
P ro d uc t o
A CI D O
B a ja
E s t e rili z.
I nc ipie n te
Te r m ó filo s
P os te s t e riliz .
Q u ím ic a
O tr a s
11
0
0
11
2
9
B A JA AC I D E Z
6
2
1
15
1
4
A CI D O
B A JA AC I D E Z
19
4
4
0
0
1
11
9
5
0
4
4
A CI D O
B A JA AC I D E Z
A CI D O
16
5
19
0
0
1
0
1
0
6
23
13
1
4
0
0
0
3
B A JA AC I D E Z
A CI D O
B A JA AC I D E Z
5
2
1
1
0
0
1
0
0
9
5
5
0
1
0
3
0
0
A CI D O
B A JA AC I D E Z
67
21
5
3
1
4
46
63
9
5
16
11
5.5.- ALTERACIONES EN ALIMENTOS CON TT
Problemas en alimentos esterilizados “correctamente”.
Calidad y uso del agua:
Contaminación por no usar agua tratada (p.e. clorada) durante
el enfriamiento.
Mal uso de sistemas de re-circulación del agua:
Tomate
Champiñones
Enfriado insuficiente tras:
Escaldado producto.
Tratamiento térmico.
Alteraciones en envases almacenados.
Uso de ingredientes contaminados.
Cierres y/o envases defectuosos.
5.5.- ALTERACIONES EN ALIMENTOS CON TT
PAUTAS DE CONTROL DE LOS PROBLEMAS
MICROBIOLÓGICOS
• Higiene.
• Elección de ingredientes que contengan pocas esporas
termorresistentes.
• Cierre correcto de envases.
• Esquema de esterilización apropiado para el producto, tipo y formato
del envase.
• Controles y registros automáticos del sistema.
• Uso de agua clorada para el enfriamiento.
• Manipulación cuidadosa de envases después del procesado.
• Almacenamiento a temperaturas moderadas.
5.5.- ALTERACIONES EN ALIMENTOS CON TT
6.6.- CONTROLES MICROBIOLÓ
MICROBIOLÓGICOS EN ALIMENTOS CON TT
6.6.- CONTROLES MICROBIOLÓ
MICROBIOLÓGICOS EN ALIMENTOS CON TT
6.6.- CONTROLES MICROBIOLÓ
MICROBIOLÓGICOS EN ALIMENTOS CON TT
TERMÓFILOS AEROBIOS
•Productores de Flat Sour (“agriado plano”): producción de ácido láctico sin
producción de gas.
•No modifican el aspecto del envase.
•Equipo de la fábrica (escaldadores), el azúcar, el almidón o en el suelo.
-B.coagulans ( B.thermoacidurans )
- No crece a pH<4,2.
-Termófilo facultativo
- La capacidad de B.coagulans para crecer en el jugo de tomate depende del
número de esporas presentes, la disponibilidad de O2 y el pH del jugo
-B.stearothermophilus
-No crece a pH<5,0.
•Termófilo obligado
6.6.- CONTROLES MICROBIOLÓ
MICROBIOLÓGICOS EN ALIMENTOS CON TT
TERMÓFILOS ANAEROBIOS
- Cl.thermosaccharolyticum
•Esporulado
•Produce CO2, H2, acidez y olor a ácido butírico ( sin
producción de SH2)
•Tª óptima de crecimiento entre 55-62ºC
•Conservas de baja acidez
•Las fuentes de contaminación: esporas del suelo o
compuestos utilizados en la preparación, p.ej.: azúcar
6.6.- CONTROLES MICROBIOLÓ
MICROBIOLÓGICOS EN ALIMENTOS CON TT
TERMÓFILOS ANAEROBIOS
-Desulfotomaculum.nigrificans.
•Producción de ennegrecimiento por SH2 (causante de la
putrefacción sulfhídrica)
•Esporas menos resistentes que las esporas de las
bacterias del agriado plano.
•Termófilo obligado.
•Se encuentra en productos de baja acidez como maíz o
guisantes.
•Olor sulfídrico (huevos podridos).
•No se observa abombamiento
6.6.- CONTROLES MICROBIOLÓ
MICROBIOLÓGICOS EN ALIMENTOS CON TT
6.6.- CONTROLES MICROBIOLÓ
MICROBIOLÓGICOS EN ALIMENTOS CON TT
MESÓFILOS: PRODUCCIÓN DE CO2 + H2 + PUTREFACCIÓN
Clostridium sporogenes
Más termorresistente. Alteración en conservas cárnicas
6.6.- CONTROLES MICROBIOLÓ
MICROBIOLÓGICOS EN ALIMENTOS CON TT
MESÓFILOS: PRODUCCIÓN DE CO2 + ACIDIFICACIÓN
LACTOBACILLUS
- Son fuente importante de lactobacilos las superficies de vegetales, el estiércol
y los productos de lechería.
- Los lactobacilos son interesantes en los alimentos por las siguientes
características:
•Fermentan los azúcares produciendo ácido láctico (uso industrial).
•La producción de gas y otros productos volátiles perjudica a veces la
calidad de algunos productos.
•Dificultad para crecer en alimentos pobres en vitaminas.
•Termorresistencia o propiedades termodúricas de algunos
lactobacilos.
6.6.- CONTROLES MICROBIOLÓ
MICROBIOLÓGICOS EN ALIMENTOS CON TT
6.6.- CONTROLES MICROBIOLÓ
MICROBIOLÓGICOS EN ALIMENTOS CON TT
Gracias por su atenció
atención!
Patricia Ruiz
Resp. Dpto. Tecnologías
Área Asistencia Técnica
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