Tenologia 6.docx

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y METALURGIA E.F.P DE INGENIERÍA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

PRÁCTICA 06 TRATAMIENTO TÉRMICO DE ALIMENTOS: MÉTODO DE LA FÓRMULA DE BALL ASIGNATURA

: TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS I

PROFESOR

: MATOS ALEJANDRO, Antonio Jesús.

ALUMNOS

: FLORES FERNANDEZ, Faida Felfa MARTÍNEZ CAMPOS, Alcides LLANSI BORDA, Beatriz TAIPE MONTES, Vilialina VILCA ALVIAR, Isabel

GRUPO

: Jueves 7-10 a.m.

AYACUCHO-PERÚ 2017

I.

INTRODUCCIÓN

En los tratamientos térmicos aplicados a las conservas enlatadas se utilizan procedimientos para evaluar la eficiencia del tratamiento. La “curva de supervivencia térmica” se realiza para obtener un parámetro conocido como valor D o tiempo de reducción decimal. Otro parámetro de importancia es Z obtenido mediante la representación de las curvas de destrucción térmica o curvas DT. Para determinar el tiempo del tratamiento térmico es necesario calcular su Letalidad (Fo) que hallaremos el método gráfico y método analítico. La curva de penetración de calor y el modelo de Ball se utilizaremos para el diseño de tratamientos térmicos. Objetivo general. o Entender y evaluar un tratamiento térmico en un alimento calentado por conducción y/o convección mediante el método grafico mejorado y analítico. Objetivos específicos o Determinar el tiempo de tratamiento térmico para un producto enlatado. o Calcular el efecto letal en el alimento después de un tratamiento térmico. o Valorar los parámetros a partir de la historia térmica.

II.

FUNDAMENTO TEÓRICO

2.1 Tratamiento térmico en alimentos envasados. Los tratamientos térmicos de los alimentos envasados son desde hace tiempo una de las estrategias más efectivas para la conservación de los productos alimenticios, garantizando su calidad y seguridad alimentaria. Cuando hablamos de tratamientos térmicos de alimentos, lo hacemos de un conjunto de técnicas que afectan tanto a la destrucción de microorganismos que pudieran contaminar a los alimentos, pero también a los nutrientes y cualidades organolépticas de los mismos.

2.1.1 Factores en el tratamiento térmico

2.1.1.1

Esterilidad

Es un procedimiento más drástico, que destruye todos los organismos patógenos y formadores de toxinas, así como otro tipo de organismos que, de estar presentes, podrían crecer y causar deterioro bajo condiciones normales de manejo y almacenamiento. 2.1.1.2

Economía

Las piezas soldadas serán más resistentes y durables al cumplir con las exigencias térmicas indicadas en normas internacionales. 2.1.1.3

Calidad de producto

En todos los tratamientos térmicos van a existir perdidas de elementos (los más termolábiles). Se van a desnaturalizar con el calor al igual que las vitaminas, proteínas, etc. (Hersom y Hulland, 1984). 2.2

Clostridium botulinum

La bacteria más preocupante para productores de alimentos envasados, su crecimiento produce toxina capaz de generar daño neuroparalizante en el ser humano, e incluso provocar la muerte. La enfermedad humana está vinculada

principalmente a los tipos I y II y a la toxina A, la toxina es ingerida por el hombre junto con los alimentos y absorbida por el duodeno. Si esto ocurre, se produce una parálisis flácida que puede provocar la muerte por parálisis respiratoria. Tabla 01: Tipos de toxinas del Clostridium botulinum

Fuente: FDA. 2.3

Modos de transferencia de calor en alimentos envasados

2.3.1 Calor por Conductividad La energía molecular es trasmitida por contacto directo, en alimentos o materiales sólidos o semisólidos donde “flujo” es no significativo y el proceso “Lento” que depende en la conductividad del material. 2.3.2 Calor por Convección El movimiento de grupos de moléculas en un fluido (natural o artificial), desde una ubicación a otra; líquidos o gases que pueden “fluir” en un Proceso rápido que brinda transferencia de calor eficiente los factores que influyen: o Tamaño, forma, composición del envase. o Fuente (ubicación) del calor. o Viscosidad  Espacio de cabeza. 2.3.3 Calor por Radiación Onda electromagnética transfiere calor de un cuerpo a otro (Sharman et al. ,2003).

Figura 01: Ubicación del punto frío. 2.4

Distribución de Calor

La distribución de calor es el procedimiento diseñado para determinar experimentalmente el comportamiento y operación de una autoclave específica durante el calentamiento, mantenimiento y enfriamiento, con el objetivo de verificar que el proceso térmico programado, temperatura y transferencia de calor, sea uniforme para todos los envases, cualquiera sea su ubicación e identificar la zona más fría del autoclave. 2.5

Penetración de Calor

Es el procedimiento diseñado para determinar experimentalmente el comportamiento del calentamiento y enfriamiento del producto/envase (formato específico) en el punto de calentamiento más lento y en una autoclave específica con el objetivo de establecer tratamientos térmicos programados seguros. 2.5.1 Temperatura de cámara (autoclave) A más alta diferencia de temperatura entre el material (alimento) y el medio de calentamiento causa una penetración de calor más rápida. 2.5.2 Forma del envase Envases altos promueven corrientes de convección en alimentos de calentamiento por convección.

2.5.3 Tipo del envase La penetración de calor es más rápido a través de metal, vidrio o plástico debido a la conductividad térmica y la velocidad de penetración de calor es medida colocando una sonda en el centro térmico del envase (el punto de calentamiento más lento o punto crítico). En envases cilíndricos, el centro térmico es el centro geométrico para alimentos de calentamiento por conducción (Sharman et al. ,2003). 2.6

metodo de Ball

C.O. Ball, propuso un método de fórmula que permite la extrapolación del tiempo de proceso de la lectura de un termopar una vez que los datos de tiempo y temperatura

hayan

sido obtenidos

por

una medición

directa, calculando

la letalidad en una nueva situación utilizando los valores de f y j obtenidos experimentalmente para un producto particular. Esto implica utilizar la misma serie de valores f y j, los cuales pueden utilizarse con distintas temperaturas iniciales y temperaturas del medio de calentamiento sin necesidad de experimentación

adicional Además,

se cuenta

con

las fórmulas

para

convertir valores f a fin de que se ajusten a diferentes tamaños de lata. Permite calcular el tiempo de proceso térmico, siempre que la velocidad de penetración de calor del producto en cuestión, dé una línea recta al ser graficada en papel semi-logarítmico. Este método se basa en las ecuaciones de las curvas de calentamiento y enfriamiento:

Dónde: B= tiempo de proceso termico (min)

fh= tiempo en min para que la recta de penetración de calor, atraviese un ciclo logarítmico.

El valor de g debe obtenerse de tablas para el valor “z” del microorganismo que se este tomando como base de calculo y relacionado los valores fh / U y Jc, siendo:

Jc= Factor lag de enfriamiento =

Tc = Temperatura del medio de calentamiento. Ti = Temperatura inicial de calentamiento. To = Temperatura inicial extrapolada de calentamiento. TE = Temperatura del medio de enfriamiento. Te = Temperatura inicial de enfriamiento. TH = Temperatura inicial extrapolada de enfriamiento.

2.7

METODO GENERAL MEJORADO

Este método está basado en el hecho de cada punto de las curvas de calentamiento y enfriamiento, correspondientes a la historia de penetración de calor de un producto, ejerce un efecto letal para el microorganismo contaminante de dicho producto, por lo que el cálculo del proceso térmico implica la integración gráfica del efecto letal de dichos puntos. El procedimiento requiere la conversión de las temperaturas del producto (registradas en el punto frío) durante su calentamiento y enfriamiento a letalidad y la obtención del valor F correspondiente. La letalidad se calcula con:

L = valor letal o letalidad. T = Temperaturas registradas durante el calentamiento y enfriamiento del producto. Tref= Temperatura de referencia.

Y el valor Fproc (F de proceso) será:

Si las temperaturas de penetración de calor, se registran cada minuto, entonces dt = 1.

La Fproc obtenida en los diferentes tiempos se determina de la siguiente manera: Fproc (min "n") = FT acumulada en el calentamiento hasta el minuto "n" + FT acumulada en el enfriamiento. Fproc puede ser un poco mayor que Freq, pero nunca menor a ésta porque significaría un tratamiento térmico insuficiente con su consecuente riesgo de contaminación (Stumbo, 1973).

Figura 02: Términos utilizados por Ball en su método de cálculo (Stumbo, 1973).

III.

MATERIALES Y MÉTODOS

3.1 Materiales:

-

Productos enlatados, uno en el que la transmisión de calor sea por convección y el otro en el que sea por conducción.

-

Papel semilog de tres ciclos.

-

Recipientes.

-

Cronómetro.

-

Regla.

3.2 Equipos:

-

Termopares y accesorios

-

Registrador de temperaturas

-

Autoclave con control de tiempo y temperatura.

3.3 Procedimiento:

Al inicio de la sesión de práctica, el profesor dará las instrucciones con respecto al procedimiento a seguir para la preparación del producto enlatado a fin de obtener las temperaturas en el punto más frío del producto. Durante el tratamiento térmico, los estudiantes registrarán los datos de temperatura y tiempo, tanto de calentamiento como de enfriamiento para graficar la curva experimental, debiendo llenar el siguiente cuadro:

Tabla 02: Datos experimentales Tiempo de exposición (min)

Tp (°C)

(°F)

Calentamiento .... .. Enfriamiento .. ..

IV. RESULTADOSY DISCUSIONES

4.1 Con los datos obtenidos experimentalmente que figuran en la tabla 01, graficar en papel semilog invertido Tp vs , indicando todas las temperaturas durante el periodo de calentamiento. Determinar el fh, Psit, tiempo cero corregido. IV. V. VI.

VII.

fh = Tiempo en min requeridos para que la línea recta atraviese un ciclo logarítmico.

PSIT = Es la temperatura interna del producto obtenido por el cruce de la línea recta trazada con el

eje del cero corregido.

Tiempo cero corregido = Tiempo que transcurre para que la retorta llegue a temperatura de autoclave, tiene cierto efecto esterilizante de lo cual se han considerado 42% como efectivo en sistema continuo y 40% en batch.

Tiempo cero corregido = (CUTx0,58) ó (CUTx0,60)

CUT = Tiempo necesario para que la retorta (cámara de autoclave) llegue a temperatura de procesamiento o tiempo de levante.

4.2 Para el enfriamiento hacer otra gráfica en papel semilog en forma normal y determinar el fc y jc.

fc = Tiempo en min requeridos para que la línea recta atraviese un ciclo logarítmico durante el enfriamiento. jc = tiempo antes del cual todavía no ha empezado a disminuir la temperatura en el punto más caliente.

4.3 Con los datos de penetración de calor obtenidos experimentalmente que figuran en la tabla 02, determinar el tiempo de procesamiento térmico para zanahorias (jugos) en latas N°2 Según: B = fh(log JhxIh – log g) Tabla 02: Datos de penetración de calor en un producto

Tiempo de exposición (min)

Temperatura en el pmf (°F)

Calentamiento 0

78,8

1

101,84

2

131,0

3

165,2

4

188,6

5

204,8

6

215,6

7

222,41

8

226,8

9

230,0

10

232,2

11

234,0

12

235,6

13

236,7

14

237,2

15

237,2

16

237,2

17

238,3

18

238,6

Enfriamiento 19

238,6

20

206,6

21

168,8

22

137,3

23

131,9

𝐹𝑜 = 1 𝑚𝑖𝑛; 𝑇𝑅 = 241°𝐹; 𝑇𝑤𝑒𝑛𝑓 = 86°𝐹; 𝐶𝑈𝑇 = 1,5 𝑚𝑖𝑛

Nota: Número de esporas por recipiente = 1000 Datos obtenidos a partir de la tabla 2 y del gráfico 1 y 2 realizado en papel semilogarítmico, con los cuales se determinara el tiempo de procesamiento térmico Datos de la gráfica

Datos de la

y tabla de

gráfica y tabla de

calentamiento

enfriamiento

𝑇0ℎ = 78,8°𝐹

𝑇0𝑐 = 283,6°𝐹

𝑃𝑆𝐼𝑇ℎ = 76°𝐹

𝑃𝑆𝐼𝑇𝑐 = 276°𝐹

𝑓ℎ = 6,49𝑚𝑖𝑛 𝑇𝑅 = 241°𝐹 𝑇𝑤𝑐 = 86°𝐹 𝐹𝑜 = 1 𝑚𝑖𝑛 𝐶𝑈𝑇 = 1.5 𝑚𝑖𝑛 (𝐶𝑈𝑇 ∗ 0.58)= 0.87 0.58: Por ser continuo

Determinando el tiempo de procesamiento térmico. 𝐵 = 𝑓ℎ ∗ log(

𝐽ℎ ∗ 𝐼ℎ ) 𝑔

Determinamos: 𝑱𝒉 , 𝑰𝒉 , 𝑼 𝐽ℎ =

𝑇𝑅 − 𝑃𝑆𝐼𝑇 𝑇𝑅 − 𝑇0

𝐽ℎ =

241 − 76 241 − 78.8

𝐽ℎ = 𝟏. 𝟎𝟐

𝐼ℎ = 𝑇𝑅 − 𝑇0 𝐼ℎ = 241°𝐹 − 78,8°𝐹 𝐼ℎ = 𝟏𝟔𝟐, 𝟐°𝑭 Para el tratamiento térmico se trabaja con referencia a la bacteria del CLOSTRIUM BOTULINIUM. Para la Zanahoria:

𝑐𝑙𝑜𝑠𝑡𝑟𝑖𝑑𝑢𝑚 𝑏𝑜𝑡𝑢𝑙𝑖𝑛𝑖𝑢𝑚 → 𝐷250 = 0,21𝑚𝑖𝑛 12𝐷

→ 1012 𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠

Nuestro tratamiento térmico realizado para 1000 esporas por envases, entonces las esporas totales al comienzo de nuestro tratamiento térmico es: 𝑟 ∗ 𝑁0 = 103 ∗ 1012 = 1015 1000 𝑒𝑠𝑝𝑜𝑟𝑎𝑠 → 12 𝑒𝑛𝑣𝑎𝑠𝑒𝑠 = 1015 𝑒𝑠𝑝𝑜𝑟𝑎𝑠 Por formula 𝑈 = 𝐹 ∗ 𝐹1 𝐹 = 𝐷 𝑙𝑜𝑔

𝑁0 𝑁

𝐹 = 𝐷 (log 𝑁0 − 𝑙𝑜𝑔𝑁) 𝐹 = 0.21 ∗ (𝑙𝑜𝑔1015 − 𝑙𝑜𝑔1) 𝐹 = 𝟑. 𝟏𝟓𝒎𝒊𝒏

𝐹1 = 10

250−241 18

𝐹1 = 𝟑. 𝟏𝟔𝟐 Determinamos:

𝑓ℎ ⋃

, 𝐽𝑐 , ℤ ⋃ = 𝐹 ∗ 𝐹1 𝑓ℎ 6.40 = = 0.64 ⋃ 9.96

𝐽𝑐 =

𝑇𝑤𝑐 − 𝑃𝑆𝐼𝑇𝑐 𝑇𝑤𝑐 − 𝑇0𝑐

𝐽𝑐 =

86 − 276 86 − 238.6

𝐽𝑐 = 𝟏. 𝟐𝟒𝟓

ℤ = 10°𝐶 = 18°𝐹

En la tabla 03 se ubican los datos de

𝑓ℎ ⋃

y 𝐽𝑐 para luego realizar una interpolación

y obtener determinar el valor de g de la siguiente manera: Tabla 03: Algunos valores fh/U y g para z = 10 y jc = 0,4 – 2,0 fh/U

Valores de g para los siguientes valores de jc 0,40

0,80

1,00

1,40

1,80

2,00

0,50

0,0411

0,0474

0,0506

0,0570

0,0602

0,0665

0,60

0,0870

0,102

0,109

0,123

0,138

0,145

0,70

0,150

0,176

0,189

0,215

0,241

0,255

0,80

0,226

0,267

0,287

0,328

0,369

0,390

0,90

0,313

0,371

0,400

0,458

0,516

0,545

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

Adaptado de Stumbo (1973) Interpolando: 0.60

⟶

0.123

0.64

⟶

g

0.70

⟶

0.215

0.215 − 0.123 0.215 − 𝑔 = 0.70 − 0.60 0.70 − 0.64 0.092 0.215 − 𝑔 = 0.1 0.06 𝒈 = 𝟎. 𝟏𝟓𝟗𝟖 Remplazamos los datos obtenidos en la Ecuación: 𝐵 = 𝑓ℎ ∗ log(

𝐽ℎ ∗ 𝐼ℎ ) 𝑔

𝐵 = 𝑓ℎ ∗ (log( 𝐽ℎ ∗ 𝐼ℎ) − 𝑙𝑜𝑔 𝕘)) 𝐵 = 6.49 ∗ (𝑙𝑜𝑔 1.02*162,2 − 𝑙𝑜𝑔 0.1598) 𝑩 = 𝟏𝟗. 𝟓𝟔𝟕𝟖 Hallando el tiempo para el operador: 𝜃𝑇𝑟𝑎𝑡𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑜 = 𝐵 − (𝐶𝑈𝑇 ∗ 0,58) 𝜃𝑇𝑟𝑎𝑡𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑜 = 19.5678 − (1.5 ∗ 0,58) 𝜽𝑻𝒓𝒂𝒕𝒂𝒎𝒊𝒆𝒏𝒕𝒐 𝒕é𝒓𝒎𝒊𝒄𝒐 = 𝟏𝟖, 𝟔𝟗𝟕𝟖 𝒎𝒊𝒏 Tabla 04. Cálculo del Índice letal (efecto esterilizante) T0=250°F

Z=18°F Índice letal (efecto esterilizante)

Tiempo de exposición Temperatura en el (min) (pmf) °F Calentamiento

1/F=10^((Ti-T0)/Z))

0

78.8

3.08E-10

1

101.84

5.87E-09

2

131

2.45E-07

3

165.2

1.94E-05

4

188.6

3.88E-04

5

204.8

3.08E-03

6

215.6

1.23E-02

7

222.41

2.93E-02

8

226.8

5.14E-02

9

230

7.74E-02

10

232.2

1.03E-01

Enfriamiento

11

234

1.29E-01

12

235.6

1.58E-01

13

236.7

1.82E-01

14

237.2

1.94E-01

15

237.2

1.94E-01

16

237.2

1.94E-01

17

238.3

2.24E-01

18

238.6

2.33E-01

19

238.6

2.33E-01

20

206.6

3.88E-03

21

168.8

3.08E-05

22 23

137.3 131.9

5.48E-07 2.75E-07

Determinamos del área unitaria (o superficie de esterilización AUE: 𝐴▭ = 𝑏 ∗ ℎ = 𝜃 ∗

10 ∗

1 = 1.03 𝐹

1 = 1.03 𝐹

10 ∗ (1.03 ∗ 10−1 ) = 1.03 ⇒ 𝑨𝑼𝑬 = 𝟏𝟏𝟎𝒄𝒎𝟐 1

Altura del último punto de calentamiento en el eje “Y” (𝐹) ℎ = 11.70𝑐𝑚 Determinamos el área recomendada Á𝑟𝑒𝑎 = 𝐴𝑈𝐸 ∗ 𝐹0 Á𝑟𝑒𝑎 = 110 ∗ 3.15 Á𝒓𝒆𝒂 = 𝟑𝟒𝟔. 𝟓𝒄𝒎𝟐

Determinamos el área a ser completada Á𝑟𝑒𝑎 𝑎 𝑠𝑒𝑟 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑙𝑒𝑡𝑎𝑑𝑎 = 𝐴𝑅𝑒𝑐 − 𝑆𝑇 Á𝑟𝑒𝑎 𝑎 𝑠𝑒𝑟 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑙𝑒𝑡𝑎𝑑𝑎 = 346.5 − 219 Á𝒓𝒆𝒂 𝒂 𝒔𝒆𝒓 𝒄𝒐𝒎𝒑𝒍𝒆𝒕𝒂𝒅𝒂 = 𝟏𝟐𝟕. 𝟓𝒄𝒎𝟐

Determinamos del área rectángulo a ser incrementado 𝐴▭ = 𝑏 ∗ ℎ 127.5 = 𝑋 ∗ 11.5 𝑋 = 11.04𝑐𝑚

Hallando: B 𝐵 = 19.5678 + 11.04 𝑩 = 𝟑𝟎. 𝟔𝟎𝟕𝟖𝒎𝒊𝒏

4.2 DISCUSIONES

4.3 CONCLUSIONES CUESTIONARIO

1. Con los datos (tabla 03) de penetración de calor de conservas de sardina entera en aceite en envases de 1 lb, hallar el tiempo de tratamiento térmico mediante el método matemático de Ball. El proceso es en continuo. Nota: Twenf = 75°F.

Tabla 05: Datos de penetración de calor en conservas de sardina To del autoclave

Tiempo de Temperatura

valor de CUT

exposición

en el pmf

(°F)

(min)

(°F)

0

85,80

Amb.

1

131,90

117

2

135,50

145

3

137,84

158

4

139,10

165

5

142,52

176

6

144,50

190

7

145,90

200

8

147,20

212

9

150,44

218

10

150,88

222

11

152,78

226

12

154,40

228

13

160,88

232

14

161,24

235

15

163,58

237

16

166,10

240

17

168,62

240

18

171,14

240

19

172,24

240

20

176,36

240

21

180,50

240

22

181,94

240

23

184,46

240

24

186,62

240

25

187,34

240

26

189,14

240

27

198,70

240

28

200,20

240

29

208,59

240

30

214,80

240

31

215,90

240

32

219,70

240

33

224,80

240

34

229,80

240

35

230,55

240

36

230,10

240

37

230,20

240

38

230,25

240

39

230,30

240

40

230,40

240

41

230,50

240

42

230,55

240

43

230,65

240

44

230,75

240

45

230,85

240

46

231,00

240

47

231,10

240

48

231,30

240

49

231,35

240

50

231,50

240

51

231,60

240

52

231,80

240

53

231,90

240

54

232,20

240

55

232,25

240

56

232,40

240

57

232,60

240

58

232,90

240

59

233,10

240

60

233,30

240

61

233,80

240

62

233,90

240

63

234,20

240

64

234,40

240

65

234,85

240

valor de enfriamiento

66

235,00

240

67

235,40

240

68

235,90

140

69

236,59

240

70

237,00

240

71

237,75

240

72

238,00

240

73

238,50

240

74

239,00

240

75

239,00

240

76

239,00

240

77

238,00

235

78

236,00

232

79

230,00

219

80

220,00

190

81

208,00

170

82

200,00

160

83

190,00

145

84

170,00

128

Datos obtenidos a partir de la tabla 5 y del gráfico 4 y 5 realizado en papel semilogarítmico, con los cuales se determinará el tiempo de procesamiento térmico Datos de la gráfica

Datos de la

y tabla de

gráfica y tabla de

calentamiento

enfriamiento

𝑇0ℎ = 85.80°𝐹

𝑇0𝑐 = 239°𝐹

𝑃𝑆𝐼𝑇ℎ = 150°𝐹

𝑃𝑆𝐼𝑇𝑐 = 239°𝐹

𝑓ℎ = 45𝑚𝑖𝑛 𝑇𝑅 = 240°𝐹 𝑇𝑤𝑐 = 75°𝐹 𝐹𝑜 = 1 𝑚𝑖𝑛 𝐶𝑈𝑇 = 16 𝑚𝑖𝑛 (𝐶𝑈𝑇 ∗ 0.58)= 9.28 0.58: Por ser continuo

Determinando el tiempo de procesamiento térmico. 𝐵 = 𝑓ℎ ∗ log(

𝐽ℎ ∗ 𝐼ℎ ) 𝑔

Determinamos: 𝑱𝒉 , 𝑰𝒉 , 𝑼 𝐽ℎ = 𝐽ℎ =

𝑇𝑅 − 𝑃𝑆𝐼𝑇 𝑇𝑅 − 𝑇0

240 − 150 240 − 85.80

𝐽ℎ = 𝟎. 𝟓𝟖𝟒

𝐼ℎ = 𝑇𝑅 − 𝑇0 𝐼ℎ = 240°𝐹 − 85.80°𝐹 𝐼ℎ = 𝟏𝟓𝟒. 𝟐°𝑭

Para el tratamiento térmico se trabaja con referencia a la bacteria del CLOSTRIUM BOTULINIUM.

𝑐𝑙𝑜𝑠𝑡𝑟𝑖𝑑𝑢𝑚 𝑏𝑜𝑡𝑢𝑙𝑖𝑛𝑖𝑢𝑚 → 𝐷250 = 0,21𝑚𝑖𝑛 12𝐷

→ 1012 𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠

Nuestro tratamiento térmico realizado para 1000 esporas por envases, entonces las esporas totales al comienzo de nuestro tratamiento térmico es: 𝑟 ∗ 𝑁0 = 103 ∗ 1012 = 1015 1000 𝑒𝑠𝑝𝑜𝑟𝑎𝑠 → 12 𝑒𝑛𝑣𝑎𝑠𝑒𝑠 = 1015 𝑒𝑠𝑝𝑜𝑟𝑎𝑠 Por formula 𝑈 = 𝐹 ∗ 𝐹1 𝐹 = 𝐷 𝑙𝑜𝑔

𝑁0 𝑁

𝐹 = 𝐷 (log 𝑁0 − 𝑙𝑜𝑔𝑁) 𝐹 = 0.21 ∗ (𝑙𝑜𝑔1015 − 𝑙𝑜𝑔1) 𝐹 = 𝟑. 𝟏𝟓𝒎𝒊𝒏

𝐹1 = 10

250−240 18

𝐹1 = 𝟑. 𝟓𝟗 Determinamos:

𝑓ℎ ⋃

, 𝐽𝑐 , ℤ ⋃ = 𝐹 ∗ 𝐹1 𝑓ℎ 150 = = 13.17 ⋃ 11.39

𝐽𝑐 =

𝑇𝑤𝑐 − 𝑃𝑆𝐼𝑇𝑐 𝑇𝑤𝑐 − 𝑇0𝑐

𝐽𝑐 =

75 − 239 75 − 239

𝐽𝑐 = 𝟏

ℤ = 10°𝐶 = 18°𝐹 En la tabla 02 se ubican los datos

de

𝑓ℎ ⋃

y 𝐽𝑐

para luego realizar una

interpolación y obtener determinar el valor de g de la siguiente manera: Tabla 02: Algunos valores fh/U y g para z = 10 y jc = 0,4 – 2,0 fh/U

Valores de g para los siguientes valores de jc 0,40

0,80

1,00

1,40

1,80

2,00

0,50

0,0411

0,0474

0,0506

0,0570

0,0602

0,0665

0,60

0,0870

0,102

0,109

0,123

0,138

0,145

0,70

0,150

0,176

0,189

0,215

0,241

0,255

0,80

0,226

0,267

0,287

0,328

0,369

0,390

0,90

0,313

0,371

0,400

0,458

0,516

0,545

5.00

4.44

5.08

5.40

6.03

6.67

6.99

10.0

7.17

8.24

8.75

9.86

10.93

11.47

20.0

9.83

11.55

12.40

14.11

14.97

16.68

Adaptado de Stumbo (1973) Interpolando: 10

⟶

8.75

13.17

⟶

g

20

⟶

12.40 12.40 − 8.75 12.40 − 𝑔 = 20 − 10 20 − 13.17 3.65 12.40 − 𝑔 = 10 6.83 𝒈 = 𝟗. 𝟗𝟎𝟑

Remplazamos los datos obtenidos en la Ecuación:

𝐵 = 𝑓ℎ ∗ log(

𝐽ℎ ∗ 𝐼ℎ ) 𝑔

𝐵 = 𝑓ℎ ∗ (log( 𝐽ℎ ∗ 𝐼ℎ ) − 𝑙𝑜𝑔 𝕘)) 𝐵 = 45 ∗ (𝑙𝑜𝑔 (1*154,2) − 𝑙𝑜𝑔 9.903) 𝑩 = 𝟓𝟑. 𝟔𝟓𝟒𝟑 Hallando el tiempo para el operador: 𝜃𝑇𝑟𝑎𝑡𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑜 = 𝐵 − (𝐶𝑈𝑇 ∗ 0,58) 𝜃𝑇𝑟𝑎𝑡𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑜 = 53.6543 − (16 ∗ 0,58) 𝜽𝑻𝒓𝒂𝒕𝒂𝒎𝒊𝒆𝒏𝒕𝒐 𝒕é𝒓𝒎𝒊𝒄𝒐 = 𝟒𝟒. 𝟑𝟕𝟒𝟑𝒎𝒊𝒏

2. Una compañía alimentaria está procesando térmicamente latas de 307x306. El tiempo de procesamiento a 240 ºF es 70 minutos, con un tiempo de levante (CUT) de 10 minutos para la autoclave. El resultado de la prueba de penetración de calor se da en la tabla 04. Calcular el valor total de esterilización del proceso utilizando el método de Ball. Tabla 04: Datos de penetración de calor en un producto Tiempo (min)

Temperatura (°F)

0

166,0

5

170,0

10

195,0

15

221,5

20

232,5

25

233,4

30

234,4

35

235,2

40

236,0

45

236,6

50

237,1

55

237,5

60

237,9

65

238,4

70

238,5

Cálculos: T°h = 166 °F T°1C = 238,5°F Calculo de procesamiento. Loa datos fueron tomados de la gráfica n° 4 en papel semilogaritmica En la fórmula: B= fh(logJh*Ih) - (log g)

𝐽ℎ =

𝑇𝑅 − 𝑃𝑠𝑖𝑡 240 − 110 560 = = = 1,7567 𝑇𝑅 − 𝑇1 240 − 166 771

𝐼ℎ = TR − T1 = 240 − 166 = 74 °F

Calculando g: Como n° esporas/recipiente=1000=103 Para la conserva _________ D250=0.21min Entonces 1012__________12D Con la fórmula: F=D (logN0 – logN) F=0.21(log1012-log1) F=2.52 min. Por lo tanto como: U=F*F1 F1=V*D*B

F1=10(T0-TR)/Z = 10(250-240)/18 = 3,59381 U = F*F1 = 2,52 * 3,59381 = 9,05640 Hallando g: Como:

𝑓ℎ 𝑈

=

17.6 9,0564

fh/U

1.80

1.00

0.676

= 1.9434

1.7568 0.6676

1,9434 2,00

2.00 0.715

1.45054 2.48

2.4519

𝑔=

2.61

2.00 − 1.80 2.00 − 1,7568 = = 0.6676 0,715 − 0,676 0,715 − 𝑋

𝑔=

2.00 − 1.80 2 − 1.7568 = = 2,4519𝑔 = 2.61 − 2,48 2,61 − 𝑋

2 − 1.80 2 − 1,9323 = = 1.8480 2.4519 − 0.6676 2,4519 − 𝑋

Ahora reemplazamos: B=fh (logJh* Ih) - (log g) B =17.6 (log (1.7568*74) - log (1.45054))= 34.3627 Tiempo de proceso para el operador: T.T. = B - (CUT*0.42) T.T. = 34.3627-(10*0.42) = 30.1627min

REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍCAS 1.-Hersom, A.C., Hulland, E.D. (1984). Conservas Alimenticias. Editorial Acribia, S.A. 2.-Stumbo, C.R., (1973). Termobacteriología en el procesado de alimentos. Universidad de Massachussets. 3.-Sharma, S.K, Mulvaney, S.J., Rizvi,S.S.H. (2003). Ingeniería de Alimentos. Editorial Limusa.

ANEXOS

Tabla 05: Valores F1 correspondientes a diversas temperaturas de tratamiento (inferiores a 121ºC) 121 – Ti (ºC)

Valor z 4,4ºC

6,7ºC

8,9ºC

10ºC

11,1ºC

12ºC

5,6

17,78

6,813

4,217

3,594

3,162

2,848

6,1

23,71

8,254

4,870

4,084

3,548

3,162

6,7

31,62

10,00

5,623

4,642

3,981

3,511

7,2

42,17

12,12

6,494

5,275

4,467

3,899

7,8

56,23

14,68

7,499

5,995

5,012

4,329

8,3

74,99

17,78

8,660

6,813

5,623

4,806

8,9

100,0

21,54

10,00

7,743

6,310

5,337

9,4

133,4

26,10

11,55

8,799

7,079

5,926

10,0

177,8

31,62

13,34

10,00

7,943

6,579

10,6

237,1

38,31

15,40

11,36

8,913

7,305

Adaptado de Stumbo (1973)

Tabla 06: Algunos valores fh/U y g para z = 10 y jc = 0,4 – 2,0

fh/U

Valores de g para los siguientes valores de jc 0,40

0,80

1,00

1,40

1,80

2,00

0,50

0,0411

0,0474

0,0506

0,0570

0,0602

0,0665

0,60

0,0870

0,102

0,109

0,123

0,138

0,145

0,70

0,150

0,176

0,189

0,215

0,241

0,255

0,80

0,226

0,267

0,287

0,328

0,369

0,390

0,90

0,313

0,371

0,400

0,458

0,516

0,545

1,00

0,408

0,485

0,523

0,600

0,676

0,715

2,00

1,53

1,80

1,93

2,21

2,48

2,61

3,00

2,63

3,05

3,26

3,68

4,10

4,31

4,00

3,61

4,14

4,41

4,94

5,48

5,75

5,00

4,44

5,08

5,40

6,03

6,67

6,99

10,0

7,17

8,24

8,78

9,86

10,93

11,47

20,0

9,83

11,55

12,40

14,11

14,97

16,68

30,0

11,5

13,6

14,6

16,8

18,9

19,9

40,0

12,8

15,1

16,3

18,7

21,1

22,3

50,0

13,8

16,4

17,7

20,3

22,8

24,1

100,0

17,6

20,8

22,3

25,4

28,5

30,1

500,0

26,0

30,6

32,9

37,5

42,1

44,4

Adaptado de Stumbo (1973)