CAPITULO 3 - MEDIDAS DE LA TEMPERATURA

Dra. Carmen Velezmoro

TRATAMIENTO TERMICO EN ENVASES RETORTABLES

Cuando el tratamiento térmico es realizado en un autoclave calentando el alimento

previamente colocado en un envase, la evaluación del proceso estará basada en la historia

térmica (datos tiempo-temperatura) adquirida en una localización del producto conocida

como el punto de más lento calentamiento o también llamado “punto más frío”, por lo que la

determinación de esta localización será uno de los primeros pasos para la evaluación del

tratamiento térmico. De acuerdo a las regulaciones de la FDA, los inspectores reportarán a la

firma procesadora los resultados de la evaluación del tratamiento térmico indicando el

método empleado para realizar los cálculos (Ball, Stumbo, Letalidad acumulada u otros), de

ahí la importancia para que el personal de planta que trabaja en el área de tratamiento térmico

tenga conocimiento de los métodos y procedimientos empleados para su evaluación.

EVALUACIÓN DEL PUNTO MAS FRIO

Se conoce como punto más frío o de más lento calentamiento y enfriamiento al lugar en el

autoclave o en el envase que sufre el menor tratamiento térmico. Es decir es el lugar que

demora más en llegar a la temperatura deseada. El conocimiento de este punto, en el caso de

la retorta, es importante para verificar la homogeneidad de la transmisión del calor a todos los

envases durante el proceso térmico. También es importante conocer el punto de más lento

calentamiento dentro del envase, para evaluar el tratamiento térmico empleando la curva

tiempo-temperatura que presenta la mayor demora en calentarse. Este procedimiento dará la

seguridad de que el efecto de letalidad ha sido mayor en cualquier otro punto del envase. “Si

la letalidad se cumple para el punto más frío, entonces se cumple para todos los demás”

Distribución De Temperatura En Autoclaves

Este trabajo se debe realizar para asegurar que los instrumentos de medida de la temperatura

del autoclave reflejan una distribución adecuada de la temperatura en el interior de la misma

cuando se inicia el ciclo de esterilización. Se realiza distribuyendo un número adecuado de

termocuplas u otro tipo de sensores de temperatura en diferentes puntos del autoclave. Las

termocuplas pueden ser colocadas externamente a los envases o dentro de ellos usando

simuladores del producto o el mismo producto y haciendo corridas repetidas para asegurar

que las medidas son correctas.

El mínimo número de termocuplas a usar, sugerido por algunos especialistas en tratamiento

térmico es de 12. Adams y Hardt-English. (1990), citados por Smout et al. (1998),

recomiendan usar entre 15 a 30 termocuplas para evaluar la distribución de temperatura en

autoclaves con cascada de agua. También se recomienda que al menos una de ellas debe ser

colocada cerca del termómetro MIG y usada como referencia durante el estudio.

Algunos factores que influyen en la distribución de temperatura dentro del autoclave son:

a) Temperatura inicial

b) Configuración de la carga de los envases dentro del autoclave

c) Geometría del autoclave

d) Diseño del suministro de vapor

e) Tipo de medio de calentamiento (vapor, inmersión en agua, cascada, spray, mezcla aire-

vapor)

f) Circulación del medio de calentamiento

g) Uso de agitación

h) Tamaño, tipo y localización de las válvulas de venteo

i) Presión de vapor

En la Figura 3.1 se muestra el resultado de la evaluación de una retorta de cascada de agua, con

agitación y sin agitación. En la parte a se observa que la zona más fría del autoclave se encontró

en la posición 1, referida al punto central en el fondo de la primera canasta del autoclave. En la

parte b se muestra la distribución encontrada para la misma retorta con agitación. La zona más

fría se encontró en la posición 2, referida a la capa central de la primera canasta del autoclave

(Smout et al., 1998).

Figura 3.1: Resultado de la Evaluación de una retorta de cascada de agua, con agitación y sin

agitación

Fuente: Smout et al., 1998.

Las desviaciones que se encuentran entre las temperaturas medidas en las diferentes

localizaciones de la retorta deberán encontrarse en el rango de 0,5 a 1,2 ºC, para

considerarse aceptables, según las especificaciones de la FDA.

La documentación que se presentará a la entidad inspectora debe especificar: El

procedimiento seguido para el come-up (CUT), lecturas del MIG, datos generados de tiempo-

temperatura, máxima y mínima temperatura ploteada, diagrama de localización de las

termocuplas, junto con un resumen de los resultados de la prueba y un programa de control

(Smout et al., 1998).

Punto más frío (PMF) en el envase

La posición del punto de más lento calentamiento en un envase dependerá del tipo de

transferencia de calor que se produzca en el alimento. Para alimentos que se calientan

exclusivamente por conducción en latas cilíndricas y en procesos sin agitación, se supone que

este punto se localiza en el centro geométrico del envase, mientras para aquellos que se

calientan por convección se localiza a 1/3 de la base. Sin embargo debido a que muchos

alimentos presentan un calentamiento mixto al presentar sólidos y líquidos en su

composición, es necesario determinar la localización de este punto experimentalmente.

Las pruebas experimentales para la determinación del punto más frío se conocen como:

“Estudio de penetración de calor”. Estas se deben realizar en dos etapas: En la primera etapa

las termocuplas serán colocadas en localizaciones distribuidas uniformemente entre el fondo

del envase y el centro. Se usará una termocupla por envase y por lo menos 4 latas por

posición. En la segunda etapa habiéndose ya determinado la localización del punto más frío,

se deben realizar 1 o dos pruebas confirmatorias empleando por lo menos 12 termocuplas

localizadas en el punto más frío de cada envase.

Figura 3.2 Localización de los sensores para la determinación del PMF

Figura 3.3 Curvas tiempo-temperatura en diferentes localizaciones

Para procesos con agitación el punto de más lento calentamiento es tomado generalmente en

el centro geométrico del envase

Los factores que pueden afectar la localización del punto más frío son:

a) Variaciones en la formulación y peso del producto

b) Contenido de sólidos en el producto. Se debe indicar el contenido de sólidos drenados

como un porcentaje del peso total. Debe ser medido antes y después del proceso.

c) La Consistencia o viscosidad de los componentes líquidos o semilíquidos se debe

mantener uniforme. Esta puede cambiar si varía la concentración o tipo del agente

espesante. Deben ser medidos antes y después del proceso y reportados.

d) El tamaño forma y peso de los componentes sólidos deben ser medidos antes y después

del proceso.

e) La integridad y el tamaño de los componentes sólidos pueden cambiar durante el

procesamiento y afectar la localización del sensor.

f) Las pruebas se deben realizar bajo los procesos normales de producción, para que el

efecto de la etapa de pre-proceso sobre los componentes no afecte la localización del

punto más frío.

g) El contenido de sal, actividad de agua, pH, gravedad específica, concentración de

preservantes y métodos de acidificación deben ser registrados y mantenidos constantes.

h) El tipo de envase, el vacío, la posición del envase en la retorta son factores que también

afectan la localización del PMF

i) El sistema de llenado, el sellado y el tipo de autoclave.

Terminado el estudio de penetración de calor se debe verificar si la posición del sensor se ha

mantenido durante el proceso, para considerar que los datos son reales. En caso contrario los

datos deben ser descartados. En el protocolo seguido para realizar un estudio de penetración

de calor se debe tener en cuenta el punto más frío del envase así como la zona de más lento

calentamiento del autoclave (Anexo 3-1).

NOMENCLATURA

Es importante homogenizar la forma de nombrar las variables que se emplean en el cálculo

del tratamiento térmico (IFTPS, 2004), por lo que se va a mencionar la nomenclatura para

algunas variables importantes que se emplearán en adelante:

DT = Tiempo de reducción decimal de los microorganismos, a una temperatura T constante

fh = Parámetro de penetración de calor en el calentamiento

fc = Parámetro de penetración de calor en el enfriamiento

F = Letalidad acumulada en el proceso, con respecto a un microorganismo y a una

temperatura de referencia

Fo = letalidad referida a z=10ºC y Temperatura de referencia de 121,1ºC, en el punto más

frío.

FS = Letalidad integrada en todo el envase

g = Diferencia de temperatura entre la temperatura de retorta y el punto más frio

jh = Factor de demora en el calentamiento

jc = Factor de demora en el enfriamiento

L = Tasa letal, expresada en función de una temperatura de referencia

P = Valor de pasteurización

t = tiempo

tB = tiempo de procesamiento de Ball

tp = tiempo de procesamiento, definido desde que el autoclave alcanza la temperatura de

trabajo hasta el final del calentamiento

T = Temperatura

Tc = Temperatura en el punto más frío

Ti = Temperatura inicial

Tr = Temperatura de retorta

Tw = Temperatura del agua de enfriamiento

To = Temperatura de referencia

U = Valor esterilizante en minutos a la temperatura del medio de calentamiento

Uh = Valor esterilizante del calentamiento

Uc = Valor esterilizante del enfriamiento

z = grados de temperatura, que representan la variación del valor D (o F) con la

temperatura

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

- FDA 2003. Guide to Inspections of Low Acid Canned Food Manufacturers. Accesado en www. FDA.org

- IFTPS 2004. Nomenclature for studies in thermal processing. Institute for thermal processing specialist. Accesado en www.iftps.org.

- Smout C., Van Loey A, Hendrick M. 1998. Heat Distribution in Industrial Scale Water Cascading (Rotary) Retort. J. Food Sc. 63(5): 882-886.

- Velezmoro C. 2004. Notas del curso Evaluación del tratamiento Térmico de Alimentos. UNALM. Lima. Perú.