La pasteurización es un proceso térmico relativamente suave (con temperaturas menores a 100 ° C), que se aplica sobre los alimentos, con el objeto de reducir así los agentes patógenos que puedan contener:
• Bacterias
• Protozoos
• Mohos
• Levaduras, etc.
O para desactivar las enzimas que modifican los sabores de ciertos alimentos, para conseguir así un producto seguro a consumir a corto plazo como en el caso de la leche, o de mayor duración como en el caso de la fruta embotellada.
Al tratarse de un proceso térmico suave, los cambios sobre las características organolépticas y el valor nutritivo del alimento son escasos, la vida útil de los alimentos pasteurizados es menor que la de los esterilizados ya que las temperaturas y el tiempo al que se somete al proceso térmico a los alimentos son menores que en el caso de los alimentos esterilizados.
TIPOS DE PASTEURIZACION
Existen tres tipos de procesos bien diferenciados: pasterización VAT o lenta, pasterización a altas temperaturas durante un breve periodo (HSTST «“ High Temperature / Short Time) y el proceso a ultra-altas temperaturas (UHT «“ Ultra «“ High Temperature).
PROCESO VAT
Este fue el primer método de pasteurización, aunque se ha ido renovando por sistemas más eficaces. Este proceso consiste en calentar grandes volúmenes de leche en un recipiente estanco a 63 ° C durante 30 minutos, para luego dejar enfriar lentamente. Luego debe pasar mucho tiempo para continuar con el proceso de envasado del producto, a veces más de 24 horas.
Esquema elemental:
Luego de los 30 minutos, la leche es enfriada a temperaturas entre 4 y 10 º C según la conveniencia.
Para efectuar este enfriamiento se puede usar el mismo recipiente haciendo circular por la camisa de doble fondo agua helada hasta que la leche tenga la temperatura deseada.
Otra manera, es enfriar utilizando el enfriador de superficie (o cortina de enfriamiento) que ya se vio cuando se trató el tema de tratamiento de la leche.
El uso de la pasteurización lenta es adecuada para procesar pequeñas cantidades de leche hasta aproximadamente 2000 litros diarios, de lo contrario no es aconsejable.
VENTAJAS
Evita la poliferación de los organismos.
DESVENTAJAS
La leche se tiene que dejar enfriar lentamente.
Tiene que pasra por mucho tiempo para poder continuar con el proceso de envasado del producto, a veces más de 24 horas.
PROCESO HTST
Este método es empleado en los líquidos a granel, como la leche, los zumos de fruta, cerveza, etc. Por regla general es el más conveniente, ya que expone al alimento a grandes temperaturas durante un periodo breve y además se necesita poco equipamiento industrial para realizar este proceso.
Existen dos métodos distintos bajo la categoría de pasteurización HTST:
• Proceso «batch»: una gran cantidad de leche se calienta en un recipiente estanco (autoclave). Es un método aplicado hoy en día, sobre todo por los pequeños productores debido a que es un proceso sencillo.
• Proceso de «flujo continuo»: el alimento se mantiene entre dos placas de metal, también denominadas intercambiador de calor de placas (PHE) o un intercambiador de calor de forma tubular. Este método es el más aplicado por las industrias alimenticias a una mayor escala, ya que el método permite realizar la pasteurización de grandes cantidades de alimento en poco tiempo.
Esta pasteurización se realiza se realiza en intercambiadores de calor de placas, el recorrido que hace la leche en este proceso es el siguiente:
• La leche llega al equipo intercambiador a 4 ° C aproximadamente, proveniente de un tanque regulador; en el primer tramo se calienta por regeneración.
• En esta sección de regeneración o precalentamiento, la leche cruda se calienta a 58 ° C aproximadamente por medio de la leche ya pasteurizada cuya temperatura se aprovecha en esta zona de regeneración.
• Al salir de la sección de regeneración, la leche pasa através de un filtro que elimina impurezas que pueda obtener, luego la leche pasa a los cambiadores de calor de la zona donde se la calienta hasta la temperatura de pasteurización, esta es 72 «“ 73 ° C por medio de agua caliente.
• Alcanzada esta temperatura la leche pasa a la sección de retención de temperatura; esta sección puede estar constituida por un tubo externo o un retardador incluido en el propio intercambiador; el mas común es el tubo de retención; en donde el tiempo que la leche es retenida es de 15 a 20 segundos.
• A la salida de la zona de retención, la leche pasa por una válvula de desviación; en esta válvula, si la leche no alcanza la temperatura de 72 «“ 73 ° C, automáticamente la hace regresar al tanque regulador para ser luego reprocesada, pero si la leche alcanza la temperatura de 72 «“ 73 ° C, pasa entonces a la zona de regeneración o precalentamiento, donde es enfriada por la leche cruda hasta los 18 ° C.
• De aquí la leche pasa a la sección de enfriamiento en donde se distinguen dos zonas: una por donde se hace circular agua fría y la otra en donde circula agua helada, para terminar de esta manera el recorrido de la leche, saliendo del intercambiador a una temperatura de 4 ° C.
En este esquema se encuentra el recorrido de la leche por el intercambiador:
VENTAJAS
Pueden procesarce en forma continua grandes volumenes de leche.
Expone al alimento a altas temperaturas durante un breve periodo.
Se necesita de poco quipamiento industrial para poder realizar el proceso, reduciendo de esta manera los costes de mantenimientos de equipos.
La automatizacion del proceso asegura una mejor pasteurización.
Por ser de sistema cerrado se evitan contaminates.
DESVENTAJAS
No pueden adaptarse al procesamiento de pequeñas cantidades de leche.
Necesita de personal altamente calificado para la realizacion de este trabajo.
Necesita controles estrictos durante todo el proceso de producción.
Las gomas que acoplan las placas son demasiado frágiles.
Es dificil un drenaje o desagote completo.
PROCESO UHT
El fundamento de la ultra pasteurización (UHT: Ultra High Temperature), o temperatura ultra-alta, es la esterilización del alimento antes de empacar, es de flujo continuo y mantiene la leche a una temperatura superior mas alta que la empleada en el proceso de HTST, y puede rondar los 138 ° C durante un periodo de al menos 2 o 5 segundos. Debido a este periodo de exposición, aunque breve, se produce, una minima degradación del alimento. La leche cuando se etiqueta como «PASTEURIZADA» generalmente se ha tratado con el proceso HTST, mientras que para la leche etiquetada como «ULTRAPASTEURIZADA» o simplemente «UHT», se debe entender que ha sido tratada por el método «UHT».
Este método es empleado en productos líquidos como leches, jugos, cremas, yogurt, vinos, aderezos, alimentos con partículas discretas, alimentos para bebe, derivados del tomate, jugos de fruta y verduras, sopas.
Planta UHT
Estas plantas de tratamiento de producto trabajan de acuerdo a calentamiento indirecto. Su gran beneficio es que utilizando este método la planta tipo I provee una alta seguridad de producción. Este tipo de tecnología ha sido utilizada de manera exitosa por muchos años. Las plantas UHT poseen condiciones optimizadas de flujo que producen un producto de buena calidad y un proceso de alta eficiencia, con una recuperación del calor de hasta 90%.
VENTAJAS
Alta calidad.
Vida en estante más larga: pueden esperarse una vida útil suoerior a 6 meses, sin refrigeración.
Empaquetamiento más barato: tanto el costo del paquete, almacenamiento y transporte (no se requiere vehículos refrigerados para su transporte).
DESVENTAJAS
Se necesita equipo complejo y una planta para empaque aséptico (meteriales de empaque, tanques, las bombas, etc.).
Operarios más experimentados, debe mantenerse esterilidad en el empaque aséptico.
Mantenimiento de la calidad: las lipasas termo resistentes o proteasas pueden conducir a un deterioro del sabor, envejecimiento de la leche.
PROCESO DE PASTEURIZACION
En este proceso se hace con la intención de realizar una disminución de las poblaciones patógenas de microorganismos o para desactivar las enzimas que modifican los sabores de ciertos alimentos. No obstante, en la pasteurización se emplean generalmente temperaturas por debajo del punto de ebullición (en cualquier tipo de alimento).
La pasteurización es muy efectiva en los zumos debido a que son medios ácidos y evitan la proliferación de microorganismos esporulados, los mas resistentes a las altas temperaturas.
MICROORGANISMOS FRECUENTES EN LOS ZUMOS
Dependiendo de su origen, los zumos contiene diversos microorganismos y es necesario reducir la concentración total de sus poblaciones mediante la pasteurización. De esta forma, se sabe que el zumo de manzana contiene Salmonella typhimurium, Cryptosporidium y Escherichia coli. En el zumo de naranja es habitual encontrar Bacillus cereus, Salmonella typhi y Salmonella Hartford. En algunos zumos de verduras, como el zumo de zanahoria, existe Clostridium botulinum (generalmente en los zumos poco ácidos).
EFECTOS DE LA PASTEURIZACION EN ZUMOS
Los zumos pueden sufrir alteraciones en el color de la bebida y tienden al marrón debido al deterioro enzimático de la polifenol oxidasa. Esto obedece en parte a la presencia de oxigeno en el liquido. Por ello, a los zumos y los néctares se les suele sacar el aire antes de comenzar el proceso de pasteurización. De la misma forma, la perdida de vitamina C y de caroteno se ve disminuida por la aireación previa.
ORGANISMOS AFECTADOS EN EL PROCESO
Entre los organismos cuyas poblaciones se pueden disminuir considerablemente con la pasteurización en la leche y otros líquidos son los siguientes:
• Brucella abortus
• Campylobacter jejuni
• Escherichia coli
• Coxiella burnetti
• Listeria monocytogenes
• Mycobacterium tuberculosis
• Mycobacterium bovis
• Salmonella enterica serotypes
• Streptococus pyogenes
• Yersinia enterocolitica
DIFERENCIA ENTRE PASTEURIZACION Y ESTERILIZACION
Uno de los objetivos del tratamiento térmico es la esterilización parcial de los alimentos líquidos, alterando lo menos posible la estructura física, los componentes químicos y las propiedades organolépticas de estos. Tras la operación de pasteurización, los productos tratados se enfrían rápidamente y se sellan herméticamente con fines de seguridad alimentaría; por esta razón, es básico en la pasteurización el conocimiento del mecanismos de la transferencia de calor en los alimentos.
En la pasteurización, el objetivo primordial no es la «eliminación completas de los agentes patógenos» sino la disminución sensibles de sus poblaciones, alcanzando niveles que no causen intoxicaciones alimentarias a los humanos (suponiendo que el producto pasteurizado se haya refrigerado correctamente y que se consuma antes de la fecha de caducidad indicada).
A diferencia de la esterilización, la pasteurización no destruye las esporas de los microorganismos, ni elimina todas las células de microorganismos termofilicos. La pasteurización se lleva a cabo durante un tiempo prolongado en torno a 170 ° F y se supone que solo mata a los microorganismos susceptibles de calor y sus esporas, mientras que en la esterilización es a una temperatura de 250 ° F y se supone que mata a todos los microorganismos.
Los microorganismos beneficiosos (principalmente bacterias) que quedan vivos en el momento de pasteurización, el sustrato protector contra otros contaminantes, por ejemplo, moldes diferentes, pero no afectan al crecimiento de micelio de setas.
La pasteurización se utiliza para productos a granel sustratos como la paja, estiércol y composta tripas y virutas de madera, también, y la esterilización de todos los sustratos nutritivos de alta, al igual que diferentes granos.
EQUIPOS PARA LA PASTEURIZACIÓN
Este es el sistema aséptico tubular con capacidad desde 4000 lts/hr, bajo nivel de mantenimiento, gran autonomía de trabajo, más de 16 horas de operación.
Equipo completo de pasteurización rápida HTST, en línea con máquinas estandarizadora, deodorizadora, y homogenizadora de leche.
Este es un módulo de pasteurización HTST para leche de consumo y quesería, jugos, néctares, vinos, mostos y huevo.
Esta es una instalación típica de un grupo automático para titular crema y leche.
Estos son algunos grupos completos de pasteurización de la leche, pre-enfriadores, y pre-calentadores a placas para diferentes procesos.
Pre- enfriadores a placas
Los sistemas HTST requieren dispositivos capaces de calentar muy rápidamente, como los cambiadores de placa o de superficie rascada, o los de tres tubos concéntricos, modificación del conocido sistema. Estos dispositivos se muestran a continuación.
Cambiador de placas:
Esquema de circulación de fluidos en un cambiador de placas:
Pasteurización en cambiador de placas con ciclo de mantenimiento externo y recuperación de calor:
Cambiador de tubos concéntricos y su modificación a cambiador de tubo triple:
Pasteurizador de tubos concéntricos:
PARAMETROS DE UNA BUENA PASTEURIZACION
Para saber si la pasteurización de un alimento ha sido correcta, se realizan pruebas como por ejemplo en el caso de la leche, se realiza una prueba para comprobar si un enzima, la fosfatasa alcalina, tiene actividad en el alimento o ha sido destruida. Como las fosfatasa alcalina tiene una resistencia similar pero algo superior a los microorganismos que interesan destruir en la leche, se asume que si no hay actividad de fosfatasa alcalina en la leche, se habrán destruido los microorganismos que interesaban eliminar.
ACIDEZ DEL ALIMENTO
La acidez determina el grado de supervivencia de un organismo bacteriano. La principal clave para averiguar este parámetro es el PH; cabe decir que históricamente los alimentos se han considerado ácidos o pocos ácidos. Hay que considerar que la mayoría de las bacterias toxicas como la Clostridium botulinum ya no están activas por debajo de un valor de 4,5 (es decir que un simple zumo de limos las desactiva). Los alimentos se pueden considerar como ácidos si están por debajo de este valor de PH (la mayoría de las frutas se encuentran en este rango, sobre todo los cítricos).
DEFECTOS DE UNA MALA PASTEURIZACION
ENFERMEDADES QUE TIENE UNA MALA PASTEURIZACION
Consumir leche cruda de animales, con una mala pasteurización o sin pasteurizar, expone a ciertos riesgos de contacto con organismos y bacterias causantes de enfermedades. En algunos países se ha llegado a prohibir la venta del producto. Algunas de las enfermedades evitadas con la pasteurización de la leche son:
• Tuberculosis (Mycobacterium tuberculosis)
• Difteria
• Polio
• Salmonelosis
• Fiebre escarlataza
• Tifoideas
Algunos organismos y bacterias cultivados en los alimentos son resistentes a la pasteurización si no se lleva de manera adecuada. Como el Bacillus cereus (pudiendo llegar a prosperar cultivos de este bacilo incluso a bajas temperaturas), el Bacillus stearothermophilus, etc. No obstante la resistencia a la eliminación térmica depende en gran medida de pH, actividad acuosa, o simplemente de la composición química de los alimentos, la facilidad o probabilidad de volver a ser contaminados (en lo que se denomina en ingles postprocessing contamination, o PPC).
ESTERILIZACIÓN
Es la operación donde se tratan los alimentos a alta temperatura y un tiempo necesario para destruir toda la actividad enzimática y microbiana, por lo que se le produce productos con una larga vida útil. Se puede trabajar con material empaquetado o sin empaquetar. Se suele establecer como necesario un tratamiento 5D para los alimentos con PH menor d 4,5 y 12D para los alimentos con un PH superior. El valor D es el tiempo necesario, a una determinada temperatura para disminuir la población de microorganismos al 10%.Por lo que un tratamiento 2D seria reducir la población al 1% de la inicial y un tratamiento 5D seria reducirlo a un 0.001% de la inicial. Si al final de un tratamiento obtenemos una cifra de 0.01 microorganismos por lata querría decir que hay un microorganismo por cada 100 unidades de alimentos. Cuyo PH es menor a 4 y 5 son menos peligrosos ya que tan solo pueden vivir a este PH unos determinados tiempos de microorganismos y a estos PH los tratamientos térmicos será mas dañinos que a PH superiores. A mayor PH, los microorganismos serán mas resistentes a altas temperaturas. En cualquier caso, nunca se podrá tener la seguridad completa de que un alimento no tiene ningún microorganismos porque incluso tratamientos 12D que son los mas agresivos representan una posibilidad entre millones o miles de millones de unidades de alimentos, según el caso inicial, de que haya un microorganismo en un alimento. Pero se admite el 12D como esterilidad comercial, dado que niveles superiores dañarían el producto, tanto a nivel nutritivo como organoléptico, en demasía.
VENTAJA
Reduce aun más la actividad microbiana y enzimática.
DESVENTAJAS
Se degradan las caracteristicas organoléticas.
Pierde su sabor y aroma.
TIPOS DE ESTERILIZACION
ENVASADO.-
AUTOCLAVE(continuo).-
TORRE HIDROSTATICA (sistema Hunnister): Carrusel que baja y sube los ingredientes. Se calienta el centro y el calor desplaza el agua hacia los extremos. A medida que se introducen en el carrusel, el agua esta mas caliente según avanzan hacia la parte central que esta a unos 135 ° C y hay una mayor presión. Según va avanzando el material la presión y la temperatura disminuyen. Se le pueden añadir sistemas de movimiento y agitación, se hacen deslizar los botes sobre una pared magnética por donde suben rodando provocando agitación favoreciendo la transmisión de calor.
AUTOCLAVE AGITADORA.-
Consta una compuerta neumática que acepta las latas en el alveolo giratorio. Se introducen las latas en el alveolo y se precalienta con agua. Las latas tras seguir un recorrido en el que se lleva a cabo el tratamiento térmico completo, saldrán por el mismo sitio.
AUTOCLAVE (en lotes).-
HORIZONTAL: Son autoclaves de tipo discontinuo. Favorece las operaciones de carga y descarga. Consiste en meter los alimentos y sube la temperatura hasta la programada y pasado el tiempo se descarga. Los controles miden el tiempo de precalentamiento, calentamiento y enfriamiento. El espacio que se ocupa sobre el suelo en este tipo de autoclave es mayor. En ocasiones disponen de sistemas de agitación.
VERTICAL: Se trata de una especie de olla a presión. Se abre la tapa y se introduce la carga de un canastillo de metal, se cierra y se procede a la purga inyectando vapor y forzando así la salida del aire interior. Se procede a calentamiento. Se aumenta la temperatura y por ello aumenta la presión, el alimento comienza a ejercer presión sobre las paredes de la lata. Se igualan las presiones entre las partes exterior e interior de la lata. Para que la lata no reviente debido al diferenciar de presión entre el interior y exterior de la misma, se introduce aire comprimido para mantener cierta presión.
VENTAJAS
Rápido calentamiento y penetración.
Destrucción de bacterias y esporas en corto tiempo.
No dejan residuos tóxicos.
Hay un bajo deterioro de material expuesto.
Económico.
DESVENTAJAS
No permite esterilizar soluciones que formen emulsiones con el agua.
Es corrosivo sobre ciertos instrumentos metálicos
SIN ENVASAR.-
DIRECTO
El vapor entra en contacto directo con el alimento. El vapor es llamado culinario ya que esta libre de sales de hierro, magnesio, calcio, etc. El calentamiento será prácticamente instantáneo muy similar al producido al calentar la leche en las cafeteras de los bares. Se introduce cierta cantidad de vapor que condensa por lo que se introduce un desgasificador que elimina aproximadamente el 10% del agua de la leche que es mas o menos la cantidad de calor que condensa.
INYECCION (uperizacion)
Es la abreviatura de ultra pasteurización. En este se eliminan totalmente las bacterias vegetativas y esporuladas no cambiando de composición las moléculas responsables de las propiedades nutritivas y organolépticas. Su proceso letal tiene lugar durante 1,5-2 segundos.
MACERACION (infusión)
El alimento cae en forma de fina película a un recipiente que contiene vapor a elevada presión. El producto se calienta durante unos 3 segundos hasta 142-146 ° C y se mantiene a esa temperatura durante 2 o 3 segundos mas en el tubo de mantenimiento pulverizándose seguidamente a una cámara de vacío relativo donde se enfría a unos 65 ° C.
INDIRECTO
Exige de unas bombas que impulsen el liquido a lo largo de las tuberías en régimen turbulento para que esto se caliente de forma uniforme por lo que hay que emplearse a altas presiones. Se trabaja a temperaturas superiores a 132 ° C.
PLACAS
Los intercambiadores de calor de placas son planchas instaladas en posición vertical de forma paralela unas con otras y con un espacio muy pequeño entre ellas. Por el interior de ellas circula el alimento a tratar y el liquido calefactor que intercambian calor para que el alimento se caliente hasta la temperatura requerida.
VENTAJAS
Económicos costes de instalación y mantenimiento.
Limpieza en las placas desmontables.
Alto rendimiento de la recuperación del calor.
Se consigue velocidades de 1.5 a 2 metros por segundo.
DESVENTAJAS
Gastos energéticos bastantes bajos.
Solo aguanta presiones de unos 700 kpa.
Los intercambiadores de calor de placas tienen un uso limitado a productos de baja viscosidad.
TUBULAR
Consta de 2 tubos con diferente diámetro uno dentro del otro. El alimento pasa por uno de los tubos y el liquido calefactor por el otro con lo que a través de la superficie de la tubería que separa un liquido de otro se transmite el calor. Con este sistema se puede trabajar a presiones 10 veces superiores a las máximas aplicable en los intercambiadores de placas.
VENTAJAS
Las instalaciones son de menor versatibilidad
La limpieza se puede efectuar de forma correcta
DESVENTAJA
Las inspección es muy engorrosa y requiere mucho tiempo
A.T.A.D o de FRICCION MECANICA
Consiste en hacer pasar el liquido por 2 superficie donde una de las cuales esta en movimiento por fricción, se genera alta temperatura.
VENTAJAS
No se forman gratinados en las paredes.
No se utilizan paredes calientes.
No se utiliza vapor.
Se procesa unos 1.500 lts. a la hora. En otras técnicas se pueden procesar mayores volúmenes.
Ocupan vólumen aproximado de un metro cúbico.
Es compacto, sólido y fácil de limpiar.
En caso de la leche, se puede dar problemas de limpieza por lo que hay que hacerla de manera mas frecuente.
El calentamiento es uniforme.
El producto esta bajo presión en todo momento.
EQUIPOS
ESTERILIZADOR POR VAPOR HORIZONTAL
CAMBIADORES DE PLACAS Y DE SUPERFICIE RASCADA
PARAMETROS QUE EVALUAN UNA BUENA ESTERILIZACION
La temperatura es uno de los parámetros mas importantes para la esterilización, ya que al alcanzar una temperatura máxima, dicha temperatura refleja desnaturalización e inactivación de proteínas enzimáticas esenciales, colapsa miento de la membrana citoplásmica y a veces lisis térmica de la bacteria.
Otros parámetros son:
 TIEMPO TERMICO MORTAL: Que es el tiempo mínimo requerido para que mueran todas las bacterias de una determinada suspensión a una determinada temperatura.
 TIEMPO DE REDUCCION DECIMAL: Es el tiempo requerido para reducir al 10% la densidad de suspensión, a una determinada temperatura (también llamado valor D).
 PUNTA TERMICA MORTAL: Temperatura minima que mata las bacterias en un tiempo determinado.
DEFECTOS DE LA ESTERILIZACION EN LOS ALIMENTOS
Hay desnaturalización de proteínas y pérdida de hasta un 20% de algunos aminoácidos como la lisina, tripsina y metionina. En el caso de los alimentos como las frutas y verduras se dan perdidas muy importantes de vitaminas hidrosolubles. Las proteínas durante la esterilización sufren procesos de pirolisis, desanimación y descarboxilacion. Los carbohidratos de carbono sufren caramelización, degradación y pardeamiento. Los lípidos se oxidan y descarbonizan. Y en la vitaminas, las mayores perdidas se dan en la tiamina y el acido pantoténico.
DIFERENCIA ENTRE EL PROCESO DE PASTEURIZACION Y ESTERILIZACION
Su diferencia es que en la vida útil de los alimentos pasteurizados es menor que la de los esterilizados, ya que su temperatura y tiempo al que se someten los alimentos al proceso térmico son menores que en el de los alimentos esterilizados. Y en la esterilización se destruye toda la vida enzimática y microbiana, por lo cual a los productos se le produce una larga vida útil y por lo tanto en la pasteurización no destruye las esporas de los microorganismos ni elimina las células de microorganismos.