CONSERVACIÓN MEDIANTE EL EMPLEO DE ALTAS Y BAJAS TEMPERATURAS

1. CONSERVACIÓN MEDIANTE EL EMPLEO DE ALTAS Y BAJAS TEMPERATURAS Espinoza Flores Ileana D. Salazar Rosas Marisol García González Oscar Salazar Ma. Del Rocío

2. Uso de altas y bajas temperaturas para el control de los m.o 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.

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

4. 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 mainfiesto 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.

5. 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

6. 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

7. 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

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 termorresistentes son las células vegetativas o las esporas.

9. B) La temperatura de incubación • La termorresistencia aumenta conforme la temperatura de incubación aumenta aproximándose a la temperatura óptima de crecimiento del microorganismo y en algunos microorganismos, la termorresistencia aumenta más conforme la temperatura se aproxima a su temperatura máxima de crecimiento. • Cuando Escherichiacoli crece a 38.5 ºC, que es una temperatura próxima a su temperatura óptima de crecimiento, es bastante más termorresistente que cuando crece a 28 ºC.

10. Tabla 1.3 Influencia de la temperatura de esporulación de Bacillussubtilis sobre la termorresistencia de las esporas. Temperatura Tiempo para de incubación. destruirlas (min) a 100 ºC 21-23 11 37 (óptima) 16 41 18

11. C ) La fase de crecimiento o edad. • La termorresistencia 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 termorresistencia 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 termorresistentes. Las esporas muy jóvenes (inmaduras) son menos resistentes que las maduras.

12. 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.

13. 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 ºC, 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 ºC.

14. 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 Bacillussubtilis sometidas a celentamiento a 100 ºC en soluciones de fosfato 1:15 , ajustadas a diversos valores de pH, dieron los resultados que se expresan en la Tabla 1.4

15. Tabla 1.4 Influencia del pH sobre la termorresistencia de las esporas de Bacillussubtilis. pH Tiempo de supervivencia (min) 4.4 2 5.6 7 6.8 11 7.6 11 8.4 9

16. 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.

17. Termorresistencia de los microorganismos y sus esporas. • La termorresistencia 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.

18. 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 ºC en un tiempo de 10 a 15 minutos. • Para destruir las ascosporas de las levaduras sólo son necesarios de 5 a 10 ºC 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 ºC durante 30 minutos ó 71.7 ºC durante 15 segundos).

19. 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 termorresistentes. • Muchas especies del género Aspergillus y algunas de los géneros Penicillium y Mucor son más termorresistentes que otros mohos. • Los tratamientos de pasteurización a los que se somete la leche suelen destruir la totalidad de los mohos y sus esporas.

20. Termorresistencia de las bacterias y de las esporas bacterianas. • La termorresistencia de las células vegetativas de las bacterias es de muy diferente grado en cada una de las especies, oscilando desde cierta termorresistencia de las poco patógena, las cuales son destruidas con facilidad, hasta la de las térmofilas, las cuales para que se destruyan, es posible que requieran el empleo de temperaturas de 80 a 90 ºC durante varios minutos. • El grado de termorresistencia de las esporas bacterianas es variable en cada una de las especies, la resistencia a la temperatura de 100 ºC puede oscilar desde menos de 1 minuto a más de 20 horas.

21. Termorresistencia de los enzimas • Aunque la mayoría de los enzimas, tanto los existentes en los alimentos como los propios de la células bacterianas, se destruyena 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.

22. Tabla 1.5. Tiempo de muerte térmica de algunas esporas bacterianas Esporas de Tiempo paradestruirlas (min) a 100 ºC Bacillus anthracis 17 Bacillus subtilis 15-20 Clostridium botulinum 100-330 Clostridium calidotolerans520

23. 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.

24. 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.

25. Tipos • Temperaturas Altas - Tiempo Corto (HTST). Los alimentos se someten a altas temperaturas y tiempos cortos. (72º C , 15’) • Temperaturas Bajas – Tiempo Largo (LHT). Los alimentos se someten abajas temperaturas y tiempos relativamente largos. (63º C , 30' )

26. 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 cerca a 100º C.

27. 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)

28. 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.

29. 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.

30. Proceso. • Recolección. • Escaldado. • Adición de salmueras (opcional). • Cerrar lata. • Proceso de calentamiento.

31. 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.

32. 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 camara de alta presión, lleva a cabo un tratamiento HTST, se llenan las latas se cierran y se enfrian parcialmente en la camara.

33. 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 nitriso: retarda el crecimiento de algunos hongos. • Permite que el alimento salga en forma de espuma, pulverización o liquido.

34. 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.

35. CONSERVACIÓN DE LOS ALIMENTOSMEDIANTE EL EMPLEO DE BAJAS TEMPERATURAS • Las temperaturas bajas se emplean para retardar las reacciones químicas y la actividad de las enzimas de los alimentos, así como para prevenir o detener la multiplicación y la actividad de los microorganismos existentes en los mismos. • Cuanto más baja sea la temperatura, más lentas serán las reacciones químicas, la actividad enzimática y la multiplicación de los microorganismos.

36. Multiplicación de los microorganismos a bajas temperaturas • Cada microorganismo existente en el alimento tiene una temperatura óptima, o más apropiada para multiplicarse, y una temperatura mínima, por debajo de la cual es incapaz de multiplicarse.Conforme desciende la temperatura óptima hacía la mínima, la velocidad de multiplicación de los m.o disminuye. • Temperaturas más bajas que la mínima, inhibirán el crecimiento, aunque es posible que continúe su actividad metabólica a un ritmo más lento. • Tanto la multiplicación como las reacciones metabólicas de los microorganismos dependen de enzimas, y de aquí que la velocidad de las reacciones enzimáticas esté influida directamente por la temperatura.

37. Mossel propuso que los microbios que crecían por debajo de los 5°C, pero con temperaturas óptimas superiores, se designasen “psicrótrofos “. Por tanto los microorganismos que crecen a temperaturas de refrigeración son los designados por Mossel, y son capaces por lo tanto, de alterar los alimentos refrigerados. Las principales bacterias incluidas en este grupo pertenecen al género Pseudomonas, y otras especies de los géneros Achromobacter, Flavobacterium, Micrococcus y Alcalígenes, así como levaduras del tipo Torulopsis y especies de mohos de los géneros Penicillium, Cladosporium, Mucor y Thamnidium. Multiplicación de los microorganismos a bajas temperaturas

38. Desarrollo de microorganismos a temperaturas de congelación y refrigeración • En general, la congelación impide la multiplicación de la mayoría de los microorganismos transmitidos por los alimentos, mientras que la refrigeración disminuye su velocidad de multiplicación. • Las temperaturas de refrigeración que se emplean en el comercio, inferiores a los 7.2-5 °C, retardan realmente la multiplicación de muchos m.o patógenos, aunque una excepción es Clostridium botulinum, cuya temperatutra mínima de crecimiento es 3.3°C.

39. Desarrollo de microorganismos patógenos en los alimentos conservados a bajas temperaturas • Yersinia enterocolítica es otro claro ejemplo, es un microorganismo patógeno capaz de sobrevivir y de multiplicarse a temperaturas tan bajas como las comprendidas entre 0 y 3 °C. (Stern y Pierson 1979)

40. Desarrollo de microorganismos patógenos en los alimentos conservados a bajas temperaturas • Otro microorganismo patógeno de especial interés es Salmonella. • Mossel y otros estudiaron la posibilidad de multiplicación de una gran cantidad de cepas de especies pertenecientes al género Salmonella, y comprobaron que solamente una, S. Panama, era capaz de multiplicarse a 4°C. Otras bacterias patógenas transmitidas por los alimentos tienen una temperatura mínima de crecimiento inferior a 7.2°C.

41. Desarrollo de algunos mohos en alimentos conservados a bajas temperaturas • Entre los mohos, se han encontrado especies de Cladosporium y de Sporotrichum (lado izquiero), que crecen en los alimentos a una temperatura de - 6.7 °C, y especies de Penicillium (abajo) y Monilia que crecen a -4 °C.

42. Alimentos sobre los que se desarrollan los m.o a temperaturas por debajo del punto de congelación • Se han señalado casos de bacterias y de levaduras que han crecido a temperaturas tan bajas como las de -5°C en la superficie de carnes; bacterias que se desarrollan a-10°C en la superficie de carnes curadas, de -11°C en la superficie del pescado, de -12.2°C en la superficie de hortalizas (guisantes); y casos de mohos que han crecido a temperaturas de -7.8°C en la superficie de carnes y de hortalizas.

43. CONSERVACIÓN DE LOS ALIMENTOS A BAJAS TEMPERATURAS • Conservación por el frío • Consiste en someter los alimentos a la acción de bajas temperaturas, para reducir o eliminar la actividad microbiana y enzimática y para mantener determinadas condiciones físicas y químicas del alimento. • El frío es el procedimiento más seguro de conservación. La congelación previene y detiene la corrupción, conservando los alimentos en buen estado durante largo tiempo, mientras que el almacenamiento en refrigeración retarda considerablemente las modificaciones de los alimentos debidas a enzimas y microorganismos, aunque solo a corto plazo.

44. PROCESOS DE CONSERVACION EN FRIO • Se basa en el empleo temperaturas bajas: • REFRIGERACIÓN • CONGELACIÓN

45. Refrigeración es una técnica de conservación basada en las propiedades del frío para impedir la acción de ciertas enzimas y el desarrollo de microbios. Congelación: permite la conservación a largo plazo y consiste en convertir el agua de los alimentos en hielo y almacenarlo a temperaturas muy bajas. Conservación a bajas temperaturas

46. REFRIGERACIÓN • Mantiene el alimento por debajo de la temperatura de multiplicación bacteriana. (entre 2 y 5 ºC en frigoríficos industriales, y entre 8 y 15ºC en frigoríficos domésticos.) • Conserva el alimento sólo a corto plazo, ya que la humedad favorece la proliferación de hongos y bacterias.

47. REFRIGERACIÓN • El almacenamiento en refrigeración se lleva a cabo a temperaturas no muy superiores a las de congelación y suele suponer el empleo de hielo o de medios mecánicos. Se puede emplear como principal medio de conservación de alimentos o como procedimiento para su conservación temporal en tanto no se aplique otro tratamiento para conseguir conservarlos. Mantiene los alimentos entre 0 y 5-6ºC, inhibiendo durante algunos días el crecimiento microbiano. Somete al alimento a bajas temperaturas sin llegar a la congelación. La temperatura debe mantenerse uniforme durante el periodo de conservación, dentro de los límites de tolerancia admitidos, en su caso, y ser la apropiada para cada tipo de producto.

48. REFRIGERACIÓN • La refrigeración doméstica se hace a temperaturas que van desde 2º C (parte superior del refrigerador) a 8º C (caja de verduras y contrapuerta). • La conservación es limitada, según los productos y el embalaje. • Aunque el frío destruye parte de los microorganismos, no los elimina por completo. Por ello pueden multiplicarse cuando el alimento se encuentre expuesto a temperaturas adecuadas para ello.

49. REFRIGERACIÓN • La mayoría de los alimentos más perecederos, entre los que se incluyen los huevos, los productos lácteos, las carnes, los alimentos marinos, las hortalizas y las frutas, se pueden mantener almacenados bajo refrigeración durante un tiempo limitado sin que su naturaleza original experimente modificaciones importantes.

50. Los factores importantes a considerar en relación con el almacenamiento en refrigeración son: • La temperatura de refrigeración • La humedad relativa • La velocidad de circulación • La composición del aire de la atmósfera en la cámara • El posible empleo de rayos UV o de otras radiaciones