El documento habla sobre los diferentes métodos de esterilización de alimentos, incluyendo la esterilización en autoclaves, el procesamiento UHT continuo y la esterilización por radiación. Explica los sistemas de esterilización en autoclaves por cargas y continuos, así como los sistemas de calentamiento directo e indirecto utilizados en el procesamiento UHT. También menciona brevemente la historia de la esterilización de alimentos y los tipos y aplicaciones de los esterilizadores.

1. -137160-99695UNIVERSIDAD CENTROOCCIDENTAL<br />“LISANDRO ALVARADO”<br />DECANATO DE AGRONOMÍA<br />PROGRAMA DE ING. AGROINDUSTRIAL<br />TECNOLOGIA 2<br />Bachilleres:<br />Francis Mendoza 18546207<br />Francisco Álvarez 18690005<br />Enero, 2011<br />INTRODUCCIÓN<br />Esterilización significa la eliminación de toda forma de vida de un medio o material, lo que se lleva a cabo generalmente por medios físicos, por ejemplo, filtración, o por muerte de los organismos por calor, productos químicos u otra vía. Esta definición excluye por lo tanto cualquier técnica que resulte solamente en un daño a los microorganismos o atenuación de la actividad de cualquier tipo.<br />En el ámbito industrial alimentario se considera también como esterilización el proceso por el que se destruyen o inactivan la casi totalidad de la flora banal, sometiendo a los alimentos a temperaturas variables, en función del tiempo de tratamiento, de forma que no sufran modificaciones esenciales en su composición y se asegure su conservación a temperatura adecuada durante un período de tiempo no inferior a 48 horas.<br />Siempre hay algún microorganismo resistente como el Bacillus subtilis y el Bacillus disenterico esto exige una higiene importante en la manipulación. La esterilización también afecta a los componentes de la leche apareciendo modificaciones importantes en la concentración de sales, la lactoalbúmina coagula, la caseina se modifica siendo la responsable de las coloraciones oscuras y el ligero olor a leche cocida, la lecitina se destruye en parte, las vitaminas pueden destruirse, siendo las grasas las que no se afectarían.<br />Esterilización: <br />Es el proceso de eliminación de toda forma de vida microbiana, incluidas las esporas. Es un término absoluto que implica pérdida de la viabilidad o eliminación de todos los microorganismos contenidos en un objeto o sustancia, acondicionado de tal modo que impida su posterior contaminación.<br />Se trata de un término probabilístico, de modo que tras un adecuado proceso de esterilización, se debe llegar a una probabilidad de encontrar microorganismos igual o menor que una unidad contaminada en un millón de unidades sometidas a un proceso de esterilización.<br />Esterilizadores:<br /> Son equipos diseñados para la destrucción segura de todos los gérmenes patógenos mediante la esterilización de instrumentos, materiales, textiles y soluciones en todos los campos de la sanidad humana, animal y en laboratorios. Los parámetros físicos del proceso mismo , el ciclo de esterilización, están regulados por normas correspondientes. Los esterilizadores se dividen entre categorías básicas según el agente operativo utilizado.<br />Existen 2 sistemas de esterilización<br />Esterilización de productos envasados-<br />Esterilización en autoclaves<br />(Enlatados o appertizacion)<br />Esterilización de productos antes de envasar<br />Esterilización por sistemas continuos UHT en intercambiadores de calor (procesamiento aséptico)<br />Comparación entre el enlatado y procesamiento aseptico (UHT)<br />ALIMENTOALIMENTOEMPAQUEEMPAQUE<br />TRATAMIENTO TERMICO CONTINUO (UHT)ESTERILIZACIONLLENADO<br />TRATAMIENTO TERMICO EN AUTOCLAVE<br />LLENADO ASEPTICO<br />PRODUCTO TERMINADOPRODUCTO TERMINADO<br />PROCESAMIENTO ASEPTICOENLATADOS<br /> Esterilización por enlatado o appertizacion:<br />Este procedimiento consiste en esterilizar simultáneamente el alimento y el envase en el autoclave, siendo el envase una lata metálica sellada y luego el llenado. Para este proceso de appertizacion también se pueden usar frascos o botellas de vidrio como envase que contiene el alimento.<br />Para este proceso existen 2 sistemas:<br />1.- sistema de esterilización en autoclaves por cargas:<br />Calentamiento por vapor de agua saturado.<br />Calentamiento por mezcla de vapor de agua-aire.<br />Calentamiento por agua sobrecalentada (por inmersión y por lluvia)<br />A la lama.<br />2.- sistemas de esterilización en autoclaves continuos:<br />Esterilizadores hidrostáticos.<br />esterilizadores con sistemas de rotación (STERILMATIC)<br />esterilizadores por llama directa (STERILFLAMME)-<br />Esterilización para productos antes de envasar:<br />Esta es llamada la esterilización continua, es un proceso aséptico-tratamientos UHT <br />Los tratamientos de esterilización UHT utilizan elevadas temperaturas durante muy cortos tiempos de retención (PARA LA LECHE: 135ºC DURANTE 2seg), alcanzándose un efecto letal deseado sobre los microorganismos mientras se reduce la perdida de nutrientes y factores de calidad del alimento.<br />Cuando el tratamiento UHT se acopla con el proceso de empacado aséptico, se logra que el producto permanezca comercialmente estéril por periodos relativamente largos (> 6meses) sin necesidad de refrigeración. <br />El principio básico en que se fundamenta este proceso de esterilización de flujo continuo es el siguiente:<br />Los microorganismos tienen rápidas velocidades de destrucción térmica, en comparación con las velocidades térmicas de los nutrientes y de los factores de calidad de los alimentos. Por lo tanto, en los rangos de temperatura-tiempo de los procesos UHT, las velocidades de inactivación de microorganismos es alta, comparada con la velocidad de destrucción de los factores de calidad.<br />El requerimiento básico para operar un sistema UHT- empacado aséptico es que el producto sea calentado instantáneamente hasta la temperatura deseada mantenerlo a esta temperatura el tiempo necesario para conseguir su esterilidad, enfriarlo instantáneamente hasta la temperatura de llenado y luego colocarlo asépticamente en envases estériles. Es decir, las operaciones necesarias son:<br />Esterilización del producto (tratamiento UHT).<br />Esterilización del envase.<br />Llenado del envase estéril con producto estéril bajo condiciones estériles.<br />Cerrado del envase bajo condiciones estériles.<br />Las instalaciones utilizadas para el tratamiento UHT poseen las siguientes características:<br />Funcionan a elevadas temperaturas (superiores a 130ºC)<br />Poseen una gran superficie relativa del intercambio calórico.<br />El producto circula sobre la superficie calefactora en flujo turbulento.<br />Utilizan bombas que mantienen el flujo constante del producto-<br />Las superficies calefactoras se limpian constantemente, loque permiten mantener velocidades de intercambio calórico elevadas sin que el producto se deteriore.<br />Las plantas para la esterilización en continuo de la leche pueden clasificarse en dos categorías:<br />De calentamiento directo<br />De calentamiento indirecto<br /> De igual forma que los pasteurizadores, cada equipo debe previstos de termómetros registradores y de válvulas de desviación de flujo para evitar que la leche que no ha alcanzado la temperatura adecuada, se mezcle con la corriente de leche UHT.<br />CALENTAMIENTO DIRECTO.<br />Consiste en la mezcla directa de vapor sobrecalentado con la leche, que en consecuencia se calienta de forma prácticamente instantánea hasta la temperatura de esterilización. <br />Una planta UHT basada en calentamiento directo incluye:<br />Precalentador: el cual puede ser del tipo tubular, de placa o de superficie raspada.<br />Calentador: puede ser de 2 tipos: calentador por inyección o ¨vapor al producto¨ y calentador por infusión ¨`producto al vapor¨.<br />La sección de retención.<br />Pre-enfriador: enfriador por expansión que es en el que el enfriamiento es obtenido por evaporación rápida en un recinto a vacio que conlleva al mismo tiempo la eliminación del agua aportada por la condensación del vapor.<br />Enfriador: enfriadores del tipo tubular, de platos o de superficie raspada. <br />Inyección de vapor: se inyecta vapor al producto fluido a presión elevada de 965KPa, donde se alcanzan instantáneamente (0.3 seg) altas temperaturas de hasta 130ºC-150ºC. el tiempo de retención es de 2.5seg; es por ello que es uno de los sistemas de calentamiento mas rápidos.<br />Infusión de vapor: el producto cae en forma de película fina a un recipiente que contiene vapor a elevada presión (450KPa) , donde se alcanzan instantáneamente (0.3 seg) altas temperaturas de hasta 142ºC-146ºC, cuya retención es de 3seg. Luego se mezcla el producto fluido con el vapor que se seara posteriormente en un enfriador al vacio.<br />CALENTAMIENTO INDIRECTO.<br />Se suministra la leche en intercambiadores de calor tubulares o de placas, muy parecidos a los utilizados para la pasteurización. Es necesario trabajar a mayores presiones para evitar que la leche hierva a las altas temperaturas que se aplican. Como medio calefactor se utiliza agua caliente a presión de vapor y se tiende al empleo de equipos de alta recuperación enegetica (del 85-90%). Las plantas de alta eficacia tienen genealmente grandes sistemas de intercambio de calor y por lo tanto tiempo de permanencias mas largos.<br />Los intercambiadores de calor as usados en los procesos UHT de calentamiento indirecto son:<br />Intercambiadores de placas<br />Intercambiadores tubulares<br />Intercambiadores de calor en espiral<br />Intercambiadores de superficie barrida<br />Introducción a la industria: <br />La historia de la esterilización de los alimentos fue revisada por Harold Burton (1988). Los esterilizadores fueron patentados y construidos para calentar leche a temperaturas que van desde los 130 °C hasta los 140 °C antes del siglo XIX, curiosamente antes de que sus beneficios fueran entendidos. La leche esterilizada se desarrolló industrialmente en el año 1921, y el proceso de inyección de vapor fue desarrollado en 1927 por G. Grindrod en Estados Unidos. Sin embargo, las iniciativas más relevantes que dieron lugar a la comercialización del método UHT se empezaron a desarrollar a fines del decenio de 1940, debido a la técnica desarrollada en los esterilizadores de tubos concéntricos y de vapor de HYPERLINK \"
http://es.wikipedia.org/wiki/UHT\"
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UHT\"
uperización para los sistemas de producción de leche. Debe entenderse que los esfuerzos de aquella época fueron muy grandes en la industria para lograr empaquetar asépticamente la leche, hasta que finalmente se logró con éxito en el año 1961.<br />Tipos funcionamiento y aplicación de los esterilizadores:<br />Esterilización por radiación:<br />Los productos y/o materia prima se exponen a la radiación durante un tiempo predeterminado, el necesario para que los productos absorban la energía suficiente para alcanzar el objetivo buscado.<br />Aplicación: <br />Productos de Uso Médico<br />Alimentos<br />Banco de Tejidos<br />Productos Odontológicos<br />Envases <br />Productos farmacéuticos<br />Cosméticos<br />Productos uso veterinario<br />Insumos para bioterios<br />Alimento para mascotas<br />Material de laboratorio<br />Material apícola<br />Obras de arte y antigüedades<br />Otras aplicaciones.<br />Intercambiadores de calor de placas:<br />Consiste en una serie de placas de acero inoxidable apilada con una pequeña separación entre ellas. El producto entra por un orificio en una esquina y sale por la esquina opuesta. El medio de calentamiento (o de enfriamiento) sigue una trayectoria opuesta. Una serie de empaque están arreglados de tal modo que el producto y el medio pasen a través de espacios alternados entre las placas. Los espacios son muy estrechos a fin de que se forme una película delgada que se caliente rápidamente. Además, por lo general las placas son corrugadas para que haya turbulencia y aumente el are superficial, a fin de acelerar el proceso de calentamiento. A causa del estrecho espaciamiento este método de calentamiento es muy apropiado para fluidos de baja viscosidad con poca o nada materia en forma de partículas. Estos se incrustan con mayor facilidad que otros tipos de calentadores a causa de una angosta vía de flujo, mas en cambio es posible desarmarlo para su limpieza. <br />Este intercambiador de calor consta de las siguientes secciones:<br />Sección de calentamiento: <br />Se utiliza vapor o agua caliente para elevar la temperatura del producto a la que se necesita para la esterilización. El producto pasa luego a través de un tubo de retención donde se mantiene la temperatura de esterilización el tiempo suficiente para alcanzar la muerte de los microorganismos.<br />Sección de regeneración: <br />Se utiliza para recuperar tanto calor como sea posible a parir del producto caliente y transferirlo al producto entrante sin procesar (ahorrar energía.<br />Sección de enfriamiento:<br /> Se utiliza agua fría para disminuir la temperatura a una temperatura adecuada para el empaque o el almacenamiento. <br />El gasto a través del sistema es crítico y se controla por medio de una bomba de alimentación rotatoria de desplazamiento positivo, colocada por lo general entre la sección de regeneración y la sección de calentamiento.<br />Si se presenta una fuga en la sección de regeneración, el producto podría pasar por el lado estéril al lado sin tratar. A fin de proteger el producto estéril de la contaminación, el lado en condiciones de esterilidad debe mantenerse a una presión mayor que el lado no tratado, de manera que el liquido que fluya por una fuga lo haga solo del lado estéril al lado sin tratar. Dicha diferencia de presión se obtiene por medio de la bomba de alimentación y es regulada controlando la velocidad de rotación de la bomba de alta presión, con el fin de que el lado estéril del sector de regeneración se mantenga a una presión más alta que el lado del producto que no ha sido procesado.<br />Aplicación:<br />Jugo.<br /> Leche.<br /> salsas pocos espesas.<br />Para uso industrial desde Farmacéutico, Alimenticio, Químico, Petroquímico, Plantas Eléctricas, Plantas Siderúrgicas, Marino y otros más. <br /> entre otras.<br />Intercambiador de calor con tubo en espiral sencillo:<br />En este tipo de intercambiador de calor, y como resultado de una presión tan alta, el producto es forzado a pasar a través de un tubo en espiral que se encuentra dentro de una coraza. El medio de calentamiento (o el de enfriamiento) que pasa por la coraza circundante caliente al producto. Este tipo de unidad es apropiado para líquidos de viscosidad baja y media con poco o nada de materia en forma de partículas.<br />Aplicación:<br />mezcla de helados.<br /> varios tipos de cremas.<br /> salsas espesas.<br /> entre otras.<br />Intercambiador de calor con tubo dentro de tubo sencillo:<br />El alimento pasa a través de un tubo interno y en el medio pasa un tubo circundante. Este sistema resulta apropiado para líquidos que contienen partículas hasta de ¾ de pulgadas de diámetro.<br />Aplicación:<br />Frutas picadas.<br />Sopas.<br />Purés.<br />Industrias Alimentaría, Química, Petroquímica, Farmacéutica.<br />Entre otras.<br />Intercambiador de calor con tubos dentro de tubo o tubos múltiples dentro de coraza:<br />El producto pasa por varios tubos dentro del mismo tubo exterior. Los tubos de diámetro pequeño aumentan la rapidez de calentamiento, pero limitan el uso a un producto de baja viscosidad con partículas muy pequeñas.<br />Aplicación:<br />industria farmacéutica<br />Intercambiador de calor de superficie raspada: <br />El producto pasa por un cilindro que se encuentra dentro de otro cilindro conteniendo el medio de calentamiento/enfriamiento. Las navajas raspadoras que giran en el interior del cilindro interno raspan el producto que se pega en la pared. Esto remueve el producto adherido y lo pone en contacto con el producto fresco con la superficie calentada y transporta calor al producto. Este intercambiador es más caro, pero es más apropiada para líquidos de viscosidad media y alta y admite partículas pequeñas. <br />Aplicación:<br />Salsas.<br />Frutas.<br />Derivados a utilizar en la elaboración de yogurt y pasteles.<br />Entre otros.<br />Inyección de vapor:<br />El producto se rocía con vapor. Este sistema eleva su temperatura rápidamente a 150ºC un inyector, inyecta vapor a una presión de 965kPa en el liquido precalentado a 76ºC. Después de permanecer a esta temperatura el tiempo necesario (2,5segundos). Después del procesamiento, se utiliza el enfriamiento evaporativo para eliminar el exceso de agua.<br />Aplicación:<br />Industria láctea.<br />Entre otras.<br />Infusión de vapor:<br />Este proceso es similar al de inyección de vapor, el alimento cae en forma de fina película a un recipiente que contiene vapor a elevada presión (450kPa). En este recipiente el producto se calienta en 0,3 segundos a 142-146ºC y se mantiene a esta temperatura durante 3 segundos en el tubo de mantenimiento, pulverizándose seguidamente en una cámara a vacio relativo donde se enfría rápidamente, el calor eliminado durante el enfriamiento se utiliza para precalentar el producto a su entrada en la instalación, se utiliza el enfriamiento evaporativo para eliminar el exceso de agua. <br />Aplicación:<br />Industria láctea.<br />Entre otras.<br />Cuadro comparativo de tecnologías:<br />esterilizadoresfluidosventajadesventajaDe placas.Baja viscosidad, con poca o nada de materia en forma de partículas_Fácil mantenimiento y reparación._Elevadas pérdidas de cargas._problemas de sedimentación, deposición e incrustacionesDe tubo en espiral sencillo.Viscosidad baja y media, con poca o nada de materia en forma de partículas_Altas resistencias a las incrustaciones debido al efecto de barrido._ son difíciles de reparar. Sin embargo el diseño de espiral reduce el ensuciamiento.De tubo dentro de tubo sencillo.Líquidos que contienen partículas hasta de ¾ de pulgadas de diámetro._se puede utilizar para productos con partículas de mayor tamaño._Es el más difícil para su mantenimiento.De Tubos dentro de tubo.Baja viscosidad con partículas muy pequeñas._Posee gran velocidad por lo que genera comportamientos turbulentos y evitan incrustaciones._ Con respecto al de placas estas son más voluminosos y carecen de versatilidad del mismo.De superficie raspada.Líquidos de viscosidad media y alta y admite partículas pequeñas. _procesa productos de altas viscosidades (por encima de 100000 centipoises)_su mantenimiento es muy costoso.Inyección de vapor.Pocos viscosos. líquidos_tratamiento adecuado para productos sensibles al calor._ Estas instalaciones requieren la utilización de vapor de agua potable, que es más caro.Infusión de vapor.Productos más viscosos que los sistemas de inyección de vapor._Calentamiento casi instantáneo del alimento por ende poco modifica sus características organolépticas._obstrucción de las boquillas de inyección y en algunos alimentos.<br />Conclusión<br />Los puntos clave del proceso de fabricación de leche UHT son la esterilización y el envasado aséptico, aunque la homogenización también es esencial para evitar la separación de la materia grasa y el endurecimiento de la misma durante el almacenamiento. Todos los componentes de la planta de tratamiento que se localizan después del tratamiento de esterilización tienen que poder ser esterilizados y mantenidos en condiciones estériles durante el proceso de elaboración.<br />Los cambios nutricionales de los alimentos durante la esterilización son, en la mayoría de los casos , pequeños y poco importantes , pero las modificaciones en los tratamientos UHT indirecto son mayores que en los directos. No obstante, las pérdidas de nutrientes después del tratamiento pueden hacer que el valor nutritivo de la leche pasteurizada y, en determinadas condiciones, de las leches esterilizadas en el momento de consumo este reducido..<br />Intercambiadores de calor de placas.<br />1015365104140<br />Intercambiador de calor con tubo en espiral sencillo.<br />1663065184785<br />Intercambiador de calor con tubo dentro de tubo sencillo.<br />1062990313690<br />Intercambiador de calor con tubos dentro de tubo o tubos múltiples dentro de coraza.<br />106299059055<br />Intercambiador de calor de superficie raspada:<br />2053590312420<br />