UNIDAD 3 TRATAMIENTO TERMICO DE ALIMENTOS

TRATAMIENTO TERMICO DE ALIMENTOS
Uno de los problemas principales que se presentan en la Ingeniería Alimentaria es la
destrucción de los microorganismos presentes en los alimentos, no solo para prevenir su
potencial contaminante, sino también con el objetivo primordial de preservar los alimentos
durante periodos de tiempo lo más largos posible s. para conseguir la destrucción de las
formas esporuladas y vegetativas en forma continua, envasándose posteriormente, bien en
el interior de envases o en forma continua, envasándose posteriormente en un envase
aséptico. Tanto si eltratamiento se realiza de uno u otro modo interesa obtener un producto
final de alta calidad, minimizando las pérdidas de nutrientes y propiedades sensoriales.
El procesado térmico de productos envasados se realiza en aparatos que utilizan vapor de
agua o agua caliente como fluido calefactor. En el procesado aséptico los productos son
inicialmente tratados térmicamente para luego ser llevados a un envase previamente
estirilizado y finalmente sellado bajo condiciones ambientales estériles. Esta es una técnica
utilizada en fluidos como leche y zumos de frutas, aunque recientemente también se ha
aplicado en productos alimentariosparticulados. El procesado aséptico presenta diversas
ventajas respecto al tratamiento térmico tradicional en envases, ya que el alimento sufre
menos deterioro, los tiempos de procesado son más cortos, se reduce el consumo energético
y
la
calidad
del
producto
tratado
mejora
y
es
uniforme.
Dentro del procesado térmico cabe distinguir la pasteurización y la esterilización. El primer
término se utiliza para designar la destrucción térmica de microorganismos patógenos
específicos, aunque el producto resultante no es estable si no se encuentra bajo
refrigeración.
El hombre aprendió a lo largo de los siglos, por vía empírica a explotar las temperaturas
extremas para la conservación de sus alimentos. Observó que enfriándolos se retrasaba su
alteración; que manteniéndolos en estado congelado se conservaban durante largos períodos
de tiempo; que el calentamiento eliminaba los agentes de la alteración de origen microbiano y
que, si se evitaba la recontaminación mediante un envasado adecuado, los alimentos
térmicamente tratados podían conservarse incluso a la temperatura ambiente.
Del mismo modo, conoció que algunos alimentos, mantenidos a temperatura ambiente, sufren
modificaciones de sus propiedades organolépticas, pero siguen siendo aptos para el consumo
y se vuelven más estables. Así fue desarrollando una amplia variedad de alimentos
fermentados, muchos de ellos originalmente asociados a los alimentos frescos disponibles en
la región y a una determinada raza o tradición. La sociedad moderna consume cientos de
productos fermentados que siguen siendo esencialmente idénticos a los que se consumían
hace varias generaciones pese a que muchos de ellos fueron favorecidos por la aplicación de
los avances científicos y técnicos. Las fermentaciones utilizadas generalmente son las lácticas
y las alcohólicas, o una combinación de ambas. Si el alimento original contiene un azúcar
fermentable y se encuentra poco salado es probable que se produzca una fermentación láctica.
Si su sabor es ácido, lo esperable es una fermentación alcohólica. En cualquier caso, para
conseguir las características deseadas en el producto fermentado, resulta esencial el control de
la temperatura.
La temperatura y el crecimiento microbiano
Probablemente la temperatura es el más importante de los factores ambientales que afectan a
la viabilidad y el desarrollo microbianos. Aunque el crecimiento microbiano es posible entre
alrededor de -8 y hasta +90°C, el rango de temperatura que permite el desarrollo de un
determinado microorganismo rara vez supera los 35°C.
Cualquier temperatura superior a la máxima de crecimiento de un determinado microorganismo
resulta fatal para el mismo, y cuanto más elevada es la temperatura en cuestión tanto más
rápida es la pérdida de viabilidad. Sin embargo, la letalidad de cualquier exposición a una
determinada temperatura por encima de la máxima de crecimiento depende de la
termorresistencia que es una característica fundamental del microorganismo considerado.
Siempre se debe tener en cuenta a la relación temperatura-tiempo. Las temperaturas
superiores a las que los microorganismos crecen producen inevitablemente su muerte o les
provocan lesiones subletales. Si hay lesiones subletales, las células lesionadas pueden
permanecer viables pero son incapaces de multiplicarse hasta que la lesión no se haya
subsanado. Las exposiciones drásticas provocan en las poblaciones un progresivo y ordenado
descenso de sus tasas de crecimiento debido a la muerte de un número de células tanto más
elevado cuanto más prolongado sea el tiempo de exposición. Los factores que afectan a la
termorresistencia, además del tipo de microorganismo, son el número de células existente, la
fase del crecimiento en que se encuentran, y las condiciones del medio en el que se efectúa el
calentamiento de los microorganismos. Las esporas bacterianas son muy resistentes a las
temperaturas extremas; Algunas pueden incluso sobrevivir tratamientos de varios minutos a
120°C y horas a 100°C. Las células vegetativas de los gérmenes esporulados, al igual que las
levaduras y los hongos, no son más termorresistentes que las bacterias vegetativas. La
mayoría mueren tras unos minutos a 70°-80ºC y en los alimentos húmedos ninguno resiste más
que una exposición momentánea a 100°C. Cuanto más elevada sea la carga microbiana inicial,
tanto más tardará una población en alcanzar un determinado valor. Un buen proceso está
diseñado suponiendo una determinada carga microbiana en el producto fresco. El uso de
prácticas defectuosas que permitan una excesiva multiplicación microbiana antes de su
aplicación puede comprometer seriamente el éxito de un tratamiento térmico.
Los microorganismos sobreviven a temperaturas inferiores a la mínima de crecimiento. Los
efectos letales de la refrigeración y la congelación dependen del germen considerado, del
microambiente y de las condiciones de tiempo y temperatura de almacenamiento. Algunos
microorganismos permanecen viables durante largos periodos de tiempo si se mantienen
congelados a temperaturas suficientemente bajas.
Los tratamientos térmicos y la preservación de los alimentos
Se emplea el calor para impedir el crecimiento de los microorganismos aplicando
temperaturas adecuadas para su destrucción o manteniéndolos a temperaturas algo
por encima de las que permiten el desarrollo microbiano, como sucede cuando se
mantiene caliente la comida después de su preparación, en espera de proceder a
servirla. También pueden tener efectos antibacterianos los tratamientos térmicos a
que se someten los alimentos persiguiendo otros objetivos. El escaldado, utilizado
en la conservación de vegetales para inactivar las enzimas, fijar el color, reducir el
volumen, etc., destruye la mayor parte de las células vegetativas bacterianas, así
como los mohos y las levaduras. En forma similar, algunos sistemas de cocción o
precocción, como los que se aplican a los crustáceos para facilitar la eliminación del
caparazón, o al atún para su desengrasado antes del enlatado, ejercen efectos
letales sobre las bacterias. Como los efectos letales del calor son acumulativos, los
tratamientos térmicos suaves, como el escaldado o la precocción, pueden
incrementar la eficacia del auténtico tratamiento térmico letal subsiguiente,
eliminando algunos gérmenes sensibles al calor y sensibilizando los tipos más
termorresistentes.
Cuando se pretende utilizar el calor para la destrucción de los microorganismos presentes en
los alimentos, se puede recurrir a diferentes procedimientos
Cómo conservar alimentos de forma tradicional mediante el uso de calor?
Hay diferentes niveles de tratamiento con calor, he aquí sus características generales:
o
Esterilización: Eliminación completa de microorganismos (MO)
o
o
o
Esterilización comercial: Se permite la presencia de algunos
esporas que no poliferan en el alimento.
Pasterización: Eliminación de MO patógenos. Se combina con
la refrigeración.
Escaldado: Inactivación enzimas, y quizás algunos MO.
Alimentos tratados por el calor
El uso de los diversos tratamientos térmicos, junto con otras tecnologías como la
refrigeración, facilita la existencia de productos sanos de larga vida comercial. El
calor inactiva o destruye a los patógenos. Por ello, conviene saber usarlo
adecuadamente. Una mala aplicación en el ámbito doméstico o en el industrial
puede provocar efectos contrarios a los deseados.
La aplicación de calor a los alimentos se remonta a los tiempos en que el ser
humano descubrió cómo hacer fuego y observó empíricamente los beneficios que
esta práctica aportaba. Actualmente, el térmico es uno de los tratamientos que
hacen posible la existencia de productos sanos de larga vida comercial. El
tratamiento térmico permite que las conservas se puedan almacenar el producto a
temperatura ambiente garantizando su seguridad. Asimismo, el uso de los diversos
tratamientos térmicos, junto con otras tecnologías como la refrigeración, facilita el
comercio de productos alimenticios entre distintos países, incluso cuando están
geográficamente muy alejados.
Qué hace el calor en los alimentos
La aplicación del calor en los alimentos tiene varios objetivos. El primero de ellos es
convertir a los alimentos en digestibles, hacerlos apetitosos y mantenerlos a una
temperatura agradable para comerlos.
El uso del calor persigue destruir agentes biológicos para obtener productos más
sanos y duraderos
Del mismo modo, los tratamientos térmicos persiguen destruir agentes biológicos, como
bacterias, virus y parásitos con la finalidad de obtener productos más sanos; conseguir
productos que tengan una vida comercial más larga, debido fundamentalmente a la
eliminación o reducción de los microorganismos causantes de la alteración de los
alimentos; y disminuir la actividad de otros factores que afectan a la calidad de los
alimentos, como determinadas enzimas (por ejemplo, las que producen el
oscurecimiento de los vegetales cuando éstos son cortados).
El tratamiento térmico que precisa cada alimento depende de la naturaleza de cada
producto. Algunos sólo permiten ciertas temperaturas pues, de otro modo, provoca
cambios en su aspecto y su sabor. En otros, sin embargo, las altas temperaturas no
producen alteraciones. De cualquier forma, cuanto mayor es el tratamiento térmico,
mayor número de gérmenes se destruyen, ya que al someter a los microorganismos a
una temperatura superior a la que crecen, se consigue la coagulación de las proteínas y
la inactivación de las enzimas necesarias para su normal metabolismo, lo que provoca
su muerte o lesiones subletales.
Por tanto, las temperaturas altas aplicadas en los alimentos actúan impidiendo la
multiplicación de los microorganismos, causando la muerte de las formas vegetativas de
éstos o destruyendo las esporas formadas por ciertos microorganismos como
mecanismo de defensa frente a agresiones externas.
Cuanto mayor sea la cantidad de microorganismos que se encuentren en el alimento,
más tiempo se tardará en reducir el número de supervivientes a un valor determinado.
Por eso, el sistema de preparación de cada producto precisa de diferentes
combinaciones
de
tiempo
y
temperatura.
Los sistemas de tratamiento por calor
Los procesos tecnológicos utilizados para tratar a los alimentos por calor se han
desarrollado y perfeccionado, sobre todo, durante el siglo XX. Entre ellos podemos
destacar:
El escaldado
Es un tratamiento térmico suave que somete al producto durante un tiempo más o
menos largo, a una temperatura inferior a 100 grados. Se aplica antes del procesado
para destruir la actividad enzimática de frutas y verduras.
Es un tratamiento térmico entre 95º y 199ºC que dura varios minutos, y se aplica a
sistemas tisulares como etapa previa a otras operaciones como la congelación,
enlatado, liofilización o secado. Previa a la congelación se busca la destrucción de
enzimas que afectan el color, sabor y contenido vitamínico. Hay dos enzimas
ampliamente distribuidas en diversas plantas que son resistentes al calor: la peroxidasa
y la catalasa. La medida de su ausencia de actividad se usa normalmente como
indicador de la efectividad del escaldado. Así se han determinado valores para tiempo
de escaldado, a saber:
Fuente : Lund, 1975
El escaldado puede hacerse con agua, vapor, aire caliente o microondas. Para frutas se
usan a veces salmueras con sales de calcio que les proporcionan mayor dureza por la
formación de pectatos de calcio.
En la liofilización se acostumbra escaldar previamente el alimento para que, además de
la inactivación enzimática y reducción de la carga microbiana descritas, se facilite la
rehidratación. Antes de enlatar se escalda para remover gases (especialmente oxígeno
disuelto) , inactivar enzimas, y limpiar y aumentar la temperatura de los tejidos.
Los inconvenientes que ocasiona el escaldado son los altos consumos de vapor ( 1
ton / ton de producto cuando se usa agua y entre 0.2 y 0.3 ton vapor / ton de
producto) , lo que implica un gran consumo energético ( en algunos casos puede
representar hasta el 40% del costo de la energía en un proceso ), pérdida de
material soluble de importancia nutricional como proteínas, azúcares, minerales y
vitaminas. Finalmente esta operación puede ser una fuente de polución por la
generación de aguas residuales y olores.
Se utiliza en la conservación de las hortalizas para fijar su color o disminuir su volumen,
antes de su congelación, con el fin de destruir enzimas que puedan deteriorarlas
durante su conservación. Esta manipulación no constituye un método de conservación,
sino un tratamiento aplicado en la manipulaciones de preparación de la materia prima.
El escaldado reduce el número de microorganismos contaminantes, principalmente
mohos, levaduras y formas bacterianas vegetativas de la superficie de los alimentos, y
contribuye, por tanto, al efecto conservador de operaciones posteriores.
La pasteurización
Es un tratamiento relativamente suave (temperaturas normalmente inferiores a 100
grados), que se utiliza para prolongar la vida útil de los alimentos durante varios días,
como en el caso de la leche, o incluso meses (fruta embotellada).
Este método, que conserva los alimentos por inactivación de sus enzimas y por
destrucción de los microorganismos sensibles a altas temperaturas (bacterias no
esporuladas, como levaduras y mohos), provoca cambios mínimos tanto en el valor
nutritivo como en las características organolépticas del alimento.
La intensidad del tratamiento y el grado de prolongación de su vida útil se ven
determinados principalmente por el pH. El objetivo principal de la pasteurización
aplicada a alimentos de baja acidez (pH mayor a 4,5) es la destrucción de las bacterias
patógenas, mientras que en los alimentos de pH inferior a 4,5 persigue la destrucción
de los microorganismos causantes de su alteración y la inactivación de sus enzimas.
Aunque prolonga la vida comercial de los alimentos, la efectividad de la pasteurización
es sólo relativa, pues debe ir acompañada por otros métodos de conservación, como la
refrigeración.
Los tiempos y temperaturas de tratamiento varían según el producto y la técnica de
pasteurización. Hay un método de temperatura alta y tiempo corto (pasteurización alta)
en el que la temperatura es de 71,7 grados y el tiempo de 15 segundos; y otro de
temperatura baja y tiempo largo: son 62,8 grados durante treinta minutos, de
aplicación en la leche aunque pueden existir otros sistemas para derivados lácteos.
La esterilización
Es un procedimiento más drástico, en el que se somete al alimento a temperaturas de
entre 115 y 127 grados. Para alcanzarlas, se utilizan autoclaves o esterilizadores. El
proceso se debe mantener un cierto tiempo (en algunos alimentos, hasta veinte
minutos), y la temperatura afecta al valor nutricional (se pueden perder algunas
vitaminas) y organoléptico de ciertos productos.
Al realizar un tratamiento esterilizante hay que tener en cuenta algunos factores, como
el pH del alimento y la termorresistencia de los microorganismos o los enzimas. De
entre los microorganismos patógenos esporulados eventualmente presentes en los
alimentos de baja acidez (pH mayor a 4,5), Clostridium botulinum es el más peligroso.
La esterilización UHT se basa en utilizar altas temperatura (135-150ºC, durante 1 y 3
segundos). Es cada vez más utilizado, ya que su repercusión sobre el valor nutricional y
organoléptico de los alimentos es menor que la esterilización convencional.
La esterilización se emplea en leche, zumos de frutas y concentrados, nata y otros
muchos productos a los que alarga su vida útil como mínimo tres meses, sin que
para ello se requiera refrigeración, pudiéndose prolongar entre dos a cinco años en
función del tipo de alimento y el tratamiento aplicado.
LA COCCIÓN
Su función es convertir los alimentos en productos digestibles, hacerlos apetitosos,
dotarlos de una temperatura agradable para consumirlos y eliminar los posibles
microorganismos. Sin embargo, la cocción no sirve para conservar los alimentos y
puede hacerlos incluso más sensibles al crecimiento bacteriano puesto que permite
aumentar las poblaciones de bacterias patógenas, y la alteración y la producción de
toxinas. La cocción puede destruir los microorganismos sensibles a las altas
temperaturas a la vez que permite que sobrevivan las formas termorresistentes
(que incluyen las esporas bacterianas), traduciéndose en una selección.
Lo más difícil es lograr la cocción de las partes internas de los alimentos y
conseguir que el procedimiento sea letal para los agentes patógenos. Ello depende
del espesor del alimento que está siendo cocido, la temperatura del aceite o del
agua y la duración de la cocción. Los métodos de cocción más frecuentemente
empleados son:

Horneo y asado
Son esencialmente la misma operación, ya que en ambas se hace uso de aire
caliente para modificar las características de los alimentos. Sin embargo, la
aplicación de uno u otro término depende del proceso. Tiene un objetivo
secundario, que es la conservación del alimento por destrucción de su carga
microbiana y por reducción de la actividad de agua en su superficie debido a la
deshidratación (es decir, la disminución de la disponibilidad de agua, importante
para el desarrollo de los microorganismos). No obstante, la vida útil de la mayor
parte de los alimentos sometidos a esta operación es corta si no se
complementase mediante la refrigeración o el envasado.
En el horno, el calor pasa al alimento por radiación desde las paredes, por
convección del aire circulante y por conducción a través de la bandeja sobre
la que descansa. Si bien en algunos tipos de alimentos, como en algunos
pasteles, el calor se transmite en los primeros momentos del horneo, por
convección, la mayor parte del intercambio calórico se produce por
conducción.

Fritura en aceite
La cocción lenta puede ser eficaz para destruir microorganismos por los efectos
acumulativos de la exposición al binomio tiempo-temperatura. La fritura
(tratamiento por calor en aceite a temperaturas entre 180 y 250ºC) es una
operación destinada a modificar las características organolépticas del alimento.
Un objetivo secundario de la fritura es el efecto conservador que se obtiene por
destrucción térmica de los microorganismos y enzimas presentes en el alimento,
y por la reducción de la actividad de agua en la superficie del mismo (o en toda
su masa, en los alimentos cortados en rodajas finas). Cuando un alimento se
sumerge en aceite caliente, su temperatura aumenta en la superficie y empieza
a deshidratarse. Se forma una corteza y el frente de evaporación va
trasladándose hacia el interior del producto. La temperatura en la superficie del
alimento alcanza la del aceite caliente y la interna aumenta lentamente.

Hornos microondas
En una forma de emisión de energía electromagnética que se transmite en
forma de ondas penetrando en el alimento y se convierte en calor. Estas ondas
producen la activación de las moléculas de agua que transmiten calor a los
tejidos contiguos. El tiempo de calentamiento es menor que en los métodos
convencionales y no provoca cambios relevantes en la superficie de los
alimentos.
Durante la cocción con microondas, la distribución del calor es variable en los
diferentes productos y en el interior de un mismo producto. Así, tienen una escasa
profundidad de penetración en piezas grandes de alimentos. Además, la
evaporación del agua en su superficie tiene efecto refrigerante, siendo la causa de
la supervivencia de microorganismos en las superficies y sus proximidades. Si bien
existen ya una ingente cantidad de estudios para determinar la repercusión
microbiológica del calentamiento en microondas, las cosas todavía no están del
todo claras aunque prevalece la impresión de que la inactivación bacteriana va
simplemente en función de la relación tiempo- temperatura, al igual que en
cualquier otro tratamiento térmico.
7.Qué tratamiento térmico emplear?
Como el tiempo en que se aplique una cantidad de calor afectará las propiedades
sensoriales y las nutricionales del alimento y sin duda los costos, se debe conocer el
tipo de MO que pueden estarlo contaminando para asegurar su adecuada
destrucción.
También hay que conocer las características de penetración del calor en el
alimento. Esta información permitirá racionalizar el empleo de energía y de
equipos.
El tratamiento térmico será más prolongado o a mayor temperatura, en la medida
que el alimento se encuentre más contaminado, su pH sea más alto, su viscosidad
sea más elevada, o más nutritivo sea para los MO patógenos (presencia de
azúcares, almidón o proteínas) o tenga menor contenido de agua.
En el caso de las frutas y sus derivados, no se corre mucho peligro de
contaminación con MO patógenos para los humanos, ya que estos MO no crecen en
medios de alta acidez o bajo pH o con la composición en nutrientes que
caracterizan a las frutas.