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2015Envasado aséptico

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS

ESCUELA ING. AGROINDUSTRIAL

“AÑO DE LA PROMOCIÓN DE LA INDUSTRIA RESPONSABLE Y

EL COMPROMISO CLIMÁTICO”

TECNOLOGÍA DE LOS PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES

DOCENTE:

JULIO CESAR ROJAS NACCHA

CICLO: VII

GUADALUPE –PERÚ

2015

EL ENVASADO ASÉPTICO

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HISTORIA DEL ENVASADO ASEPTICO

Aunque el envasado aséptico de alimentos adquirió importancia durante las últimas dos

décadas, lo cierto es que se remontan sus orígenes a comienzos de siglo, para ser más

exactos a 1914 cuando se desarrollaron filtros esterilizantes para líquidos transparentes.

A finales de la primera guerra mundial, en Dinamarca se logró envasar asépticamente

leche esterilizada según un proceso no conocido.

En los años 40 se iniciaron los trabajos del Dr. Martin, que llevaron al desarrollo de un

sistema de producción de envase en latas esterilizadas por atmósfera de vapor

recalentado. En 1962 comienza a funcionar la primera máquina Tetra Pak y desde

entonces este sistema se ha impuesto alrededor del mundo, con casi 40 años de

experiencia.

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EL PROCESO

Los productos a envasar deben por lo general esterilizarse previamente, antes de

llevarlos al proceso de envasado.

Para el caso de la leche UHT, esta se lleva a una temperatura de esterilización que se

encuentra entre los 140 a 145°C durante un corto tiempo y luego de unos segundos se

baja rápidamente la temperatura; estos cambios rápidos de temperatura garantizan matar

todas las bacterias, pero lo más importante es que no influye en las características

organolépticas de la leche, y los cambios en el contenido vitamínico son mínimos. Para

estos cambios rápidos de temperatura se utilizan básicamente dos métodos; una

inyección directa de vapor, o calentamiento indirecto por intercambiadores de calor. Para

este propósito se utilizan los intercambiadores tales como aparatos de placas o tubos, o

inyección de vapor en el producto que se va a envasar y respectivamente el de la

infusión del mismo en vapor, para obtener así un calentamiento rápido; así como para un

rápido enfriamiento, la infusión al vacío. Anteriormente en los EE.UU. se ha utilizado para

el envasado de sopas el intercambiador de placas.

El estado actual de la técnica aún se basa en estos métodos que, sin embargo ya han

sido perfeccionados, y han logrado un máximo de eficiencia.

La bobina de material pregrabado se desenrolla pasando el material a una primera

estación del formado y codificado, donde se imprimen los datos y códigos de producción.

En la siguiente estación del proceso se produce un sellado longitudinal aplicado sobre el

borde del material. Cuando el material llega a la parte superior del sistema se encuentra

con un ambiente rico en peróxido de hidrógeno; el polvo y otros contaminantes son

removidos de la parte interior del envase, paso anterior a la formación de un tubo que es

llenado con el producto, y el envase es preparado para un sellado longitudinal,

calentando el borde del material con un elemento calentado por aire esterilizado. El

sellado longitudinal es terminado en el anillo formador. El tubo pasa entonces alrededor

de un calentador que sube la temperatura hasta 1150°F este paso es muy importante ya

que produce una etapa de esterilización y evapora los residuos de peróxido de

hidrógeno.

Todo el sistema debe estar continuamente con un flujo de aire caliente y estéril. El paso

final se produce con un sellamiento horizontal, evitando que quede aire en el interior para

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evitar una posterior oxidación del producto. El nivel de producto es automáticamente

controlado por la mordaza del llenador minimizando la espuma.

El sellado horizontal es producido por unas mordazas alternantes y calor por inducción,

además cuando una de las mordazas sostiene el tubo, se pasa una corriente eléctrica a

la capa de foil de aluminio, produciendo un sellado sobre la capa de polietileno.

Finalmente unas cuchillas cortan el envase del tubo y los envases individuales son

transportados al final de la estación donde los flaps de tapa y fondo son plegados y

sellados al cartón, formando una especie de ladrillo (brick) lo que da nombre a este

sistema.

EL FUTURO DE LA INVESTIGACION

A través de los años se ha investigado un gran número de procesos de esterilización de

materiales de empaque y envase; una parte de estos tienen hoy en día aplicaciones

prácticas. Estos procesos se subdividen en procesos químicos y físicos.

También en parte, estos procesos se combinan entre sí. La esterilización con soluciones

de peróxido de hidrógeno, ha tenido la mayor importancia; estas soluciones se utilizan ya

sea como líquidos en forma de aerosol o en forma de vapor. Las exigencias de una

mayor seguridad de la esterilización y una más amplia liberación de peróxido del

producto a envasar y de atmósfera de trabajo, se satisfacen mediante equipos modernos.

Adicionalmente, para la esterilización química se están aplicando algunos procesos

especiales, tales como el uso de ozono en el envasado esterilizado del vino, el uso de

mezclas de peróxido de hidrógeno y ácido peracético, o también para los tanques de

almacenaje estacionario y móvil, la esterilización con soluciones de cloro o yodo. Si los

productos a envasar registran un grado de acidez por debajo de 4.5, y, de este modo, no

se ven afectados por bacterias formadoras de esporas, entonces se pueden utilizar

métodos menos radicales.

Partiendo de los procesos físicos la radiación con rayos ultravioleta produce una fuerte

reducción de número de gérmenes, pero no un total acción bactericida debido a la

protección de sombra, siempre y cuando no se combinen con otro métodos.

La irradiación de empaques y materiales de empaque mediante rayos ionizados se aplica

únicamente fuera de la maquinaria de empaques. El calor seco, que arroja solamente un

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efecto moderado de esterilización, produce únicamente una acción bactericida segura a

combinar altas temperaturas con procesos de larga duración y ésta sólo es adecuada

para materiales de alta carga térmica, tales como el vidrio y el metal.

En este campo, se debe mencionar también el efecto térmico que se alcanza en la

extrusión de botellas de plástico, el cual, al hacer una adecuada utilización del mismo,

origina una esterilización aprovechable de los recipientes. Ya se mencionó la

esterilización de latas en una atmósfera de vapor recalentado, en la que la temperatura

de la superficie superior, aumenta hasta aproximadamente 200°C.

El vapor saturado tiene muy buen efecto de esterilización, pero tiene la desventaja de

que su aplicación debe hacerse bajo alta presión. El uso se lleva a cabo individualmente

al tratarse de recipientes con resistencia térmica, tales como vasos de polipropileno o

materiales de empaque como los cierres de hojalata para las botellas de gas. Las

mezclas atmosféricas del aire recalentado y vapor acuoso son suficientes para la

esterilización de latas combinadas utilizadas en el envasado de jugos de fruta.

Existe en la actualidad una serie de máquinas de empaque aséptico que, desde luego, se

diferencian mucho en lo concerniente al modo de funcionamiento, forma de empaque,

sistema de llenado, tipo de cierre, técnicas de esterilización y conservación de la

esterilización, perfección, sistemas de control y rendimiento.

El rendimiento varía desde algunos empaques por hora de llenado de bolsas grandes en

cajones y barriles, pasando por cantidades de 10.000 a 12.000 empaques/hora, cuando

se trata de empaques de cajitas y latas combinadas termo selladas, hasta alcanzar

27.000-30.000 empaques/hora cuando se refiere a latas y vasos de plástico, con una

capacidad de envasado que oscila entre los 100 y 200 ml. Se ha llegado a velocidades

de llenado de hasta 115.000 unidades por hora (Vasitos de crema)

A pesar de los altos gastos y los costos que se derivan, cada vez más se imponen

sistemas de una mayor perfección, precisamente porque en el campo de las aplicaciones

asépticas, la seguridad es la máxima divisa.

Existen máquinas con las que se puede controlar automáticamente cada uno de los

parámetros de importancia y registrar los datos más esenciales del proceso productivo.

Se encuentran actualmente en pleno desarrollo, sistemas libremente programables que

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controlan el proceso de limpieza de los órganos de envase, así como la pre-esterilización

y la producción.

¿ QUE SE PUEDE ESPERAR EN EL FUTURO?

Para el empaque aséptico, básicamente está disponible en la actualidad todo tipo de

empaque que se requiera; pero con seguridad, el futuro nos deparará variantes

adicionales que se adapten a las necesidades del mercado y a las exigencias de los

consumidores, con el objeto de mejorar la seguridad del sellado o aumentar la

comodidad, por ejemplo, al abrir y cerrar nuevamente. Sin duda alguna, se continuarán

haciendo esfuerzos para poder supervisar automáticamente la calidad de los empaques

asépticamente envasados, pero esencialmente su hermeticidad.

Algunos de los procesos de esterilización, hoy día aplicados en los materiales de

empaque, envases y máquinas proveen una muy alta seguridad microbiológica, que no

es inferior a ninguna de las técnicas convencionales de conservación. También en este

campo, el futuro traerá algunos perfeccionamientos que concuerdan con las tareas a

realizar a fin de minimizar efectos secundarios y una reducción de los operarios.

Nuevos procesos son aplicados con frecuencia, sin necesidad de eliminar totalmente los

métodos competitivos existentes. Por su parte, la competencia obliga a que estos

procesos continúen desarrollándose. Con seguridad, esto tiene también validez en los

métodos del envasado en algunos campos, una importante penetración en el mercado, y

aún existe un buen potencial de crecimiento. Los métodos de envasado aséptico

compiten con procesos muy variados, tales como la distribución de productos frescos

(leche fresca, leche H), la esterilización térmica convencional, mediante envasado

caliente, pos pasteurización o esterilización en autoclave, la conservación mediante

secado y también por congelación.

El envasado aséptico puede originar aplicaciones en todos estos sectores, siempre y

cuando pueda suministrar productos mejores y más baratos.

Se insinuó que el envasado aséptico puede extenderse también al sector de los

materiales sólidos expuestos a ataques microbiológicos. Pero sin lugar a dudas, esto

constituye una lejana meta, debido a que todavía no existen las instalaciones adecuadas

tanto para la pre-esterilización como para el envasado esterilizado. Por el contrario, una

meta más próxima es el envasado aséptico de líquidos y pastas que contienen materiales

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sólidos.Ya se envasan asépticamente algunos productos con partículas pequeñas: jugos

de fruta con fibras de fruta, yogurt con frutas y partes de frutas, pudín con arroz y tapioca

y sopas con pequeños suplementos, tomates cortados en salsa. Se están llevando a

cabo trabajos de investigación para mezclas con trozos más grandes. Tal como se

mencionó, se lograron mejoras en la aplicación de equipos de pre-esterilización de

trabajo continuo.

¿SE CUMPLEN LOS REQUERIMIENTOS LEGALES Y SANITARIOS?

Los requerimientos sanitarios son cumplidos por los sistemas asépticos de envasado, ya

que por el proceso se garantiza acabar con las bacterias; en relación con la cantidad de

peróxido de hidrógeno presente en el producto, se tiene como ejemplo que la FDA en los

EE.UU. no permite más de 0,1 partes por millón.

ECOLOGIA

Los envases asépticos presentan los mismos problemas de todos los empaques, la

recogida, la limpieza y el procesamiento, en el campo de los empaques tipo brick, se han

llegado a utilizar los empaques usados, para fabricar elementos de amoblamiento

urbano, e inclusive como carga con resina poliéster para pisos y pavimentos de gran

resistencia, disminuyendo los costos frente a materiales

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El término comercialmente estéril implica la ausencia de microorganismos capaces por

su númerodereproducirseenelalimentoencondicionesnorefrigeradasdedistribución y

almacenaje.

Ap li cac i on e s:

1. Envasado de productos pre- esterilizados (leche, jugos, sopas, etc.)

2. Envasado de productos no estériles para evitar infección (yogurt).

R a z on e s de uso:

1. Utilizar envases que no permiten ser esterilizados con el producto.

2. Poder utilizar la técnica HTST (alta temperatura-corto tiempo)

3. Extender la vida de anaquel a temperatura ambiente.

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CL AS IFICACIÓ NDEL O SPRO CE S O STÉ RMICO S

Efecto del tratamiento térmico sobre el valor nutritivo de la leche

Los procesos de esterilización HTST (High Temperature Short Time) y

UHT (Ultra High Temperature) cuentan con diversas ventajas de calidad. El

mérito principal reside en que brinda a los productos así tratados la

posibilidad de conservarse durante largo tiempo y sin problemas. Procesos

tales como la pasteurización o la esterilización, que aplican un tratamiento de

calor a temperaturas y tiempos específicos, provocan tanto cambios

deseables como también ciertos cambios sin deseables en los productos.

Cambios deseables son la inactivación de enzimas y de microorganismos

viables con sus esporas.

Los efectos indeseables incluyen cambios en el sabor, olor, textura, y

reducción de nutrimentos.

Los métodos de procesamiento que traen aparejados estos efectos

encontrados, deben ser optimizados en términos de su relación tiempo-

temperatura para promover los cambios deseables mientras se minimiza el

grado de cambios indeseables en el producto.

P

RINCIPIO SDEE S TE RIL IZAC

IÓ N

Es conocido que para describir la muerte térmica de microorganismos se

utiliza una ecuación de primer orden:

dN/

d

t=kN

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Donde N= número de esporas viables. Graficando logN vs. Tiempo se

obtiene una recta, denominándose Dal tiempo necesario para que N se

modifique en un factor de 10.

Es común tomar en esterilización el valor de Da 121.1ºC.

Si se grafica logD vs. Temperatura se obtiene también una recta conocida

como curva de destrucción térmica (TD) que es específica para cada

microorganismo en cada medio. La inversa negativa de la

pendientedeTDseconocecomoz.Enotraspalabraszeselcambiodetemperatura

necesario para que D se modifique 10 veces en su valor (un ciclo

logarítmico).

Como en la práctica la temperatura de un alimento durante el tratamiento

térmico varía con el tiempo, para comparar las capacidades de esterilización

relativas de distintos procesos se utiliza la unidad de letalidad. Por

conveniencia esa unidad se estableció como 121.1ºC (250ºF). La letalidad

total o “valor de esterilización” se denomina F.

Por ejemplo, un Fo=3 indica que el

procesoessimilaramantenera121.1ºCdurante3minutosal alimento.

Considerado un requerimiento de proceso, Foestá determinado

por la relación:

Fo=D(logNo–logNf)=F10(T-121.1)/z

Siendo Noy Nf el número inicial y final de microorganismos,

respectivamente.

Ejemplo: Alimentos con baja acidez requieren mínimo un Fo=2.8. En el caso

de tratamiento aséptico se compara el valor z de la destrucción microbiana

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con el valor z de la pérdida de calidad (nutrientes, color, etc.). En el primer

caso un valor común es z=10ºC y en el segundo z= 33ºC. Para describir el

deterioro en calidad en vez de Fo.

Co=C10

(T-

100)/z

SISTEMA ASÉPTICO BÁSICO

Es un diagrama de un sistema aséptico simplificado, el producto crudo o sin procesar

se producto crudo calienta, se esteriliza al esteriliza mantenerlo a alta temperatura por

una cantidad de tiempo predeterminada, luego se enfría y se pasa a la unidad

llenadora para su envasado.

La esterilidad comercial se mantiene a través del sistema, desde el momento en que

el producto se calienta hasta la descarga de envases cerrados herméticamente.

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REQUERIMIENTOS

Para que el procesamiento y envasado aséptico de alimentos sea satisfactorio se

requieren como mínimo las siguientes condiciones o requisitos:

EQUIPO ESTERILIZABLE

PRODUCTO ESTERIL

ENVASES ESTERILES

AMBIENTE ESTERIL EN LA UNION PRODUCTO-ENVASE

EQUIPO DE CONTROL Y REGISTRO

MANEJO ADECUADO DE ENVASES TERMINADOS

TRATAMIENTOS HTST

Son técnicas de preservación de alimentos líquidos mediante suexposición a un breve

e intenso calentamiento, normalmente a temperaturas en el rango de 135-140ºC. Esto

mata a todos los microorganismos que podrían de otra manera afectar a la salud

humana y/o destruir los productos.

Son procesos continuos que tienen lugar en un sistema cerrado que previene que el

producto sea contaminado por microorganismos presentes en el ambiente. El producto

pasa a través de pasos de calentamiento y enfriamiento en rápida sucesión, el

envasado aséptico para evitar la reinfección del producto, es una parte inherente al

proceso.

El principio de conservación se basa en la inactivación de los agentes microbianos y

enzimáticos mediante la acción de la temperatura. Según la acidez del producto, se

pueden calcular los tiempos y las temperaturas necesarias para evitar deterioro y

mantener sus propiedades organolépticas.

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El óptimo es que los tiempos de calentamiento a temperaturas elevadas se reduzcan

al mínimo. No solo con un particular calentamiento se garantiza la calidad, sino

además con un rapidísimo enfriamiento de la masa estéril antes de entrar en el

contenedor final.

La combinación de temperatura y de tiempo de retención es muy importante, ya que

determina la intensidad del tratamiento térmico.

ESTERILIZACIÓN ANTES DE PRODUCCIÓN

La producción de un alimento comercialmente estéril no puede asegurarse a menos

que el sistema de procesamiento y la llenadora hayan sido adecuadamente

esterilizados antes de empezar la producción.

Es importante que el sistema sea lavado cuidadosamente antes de la esterilización,

de otra manera el proceso puede no ser efectivo. Cuando se usa agua, esta se

calienta en el calentador del producto y luego se bombea por la tubería y el equipo

hasta (y generalmente más allá) la válvula de conexión de la llenadora.

Todas las superficies de contacto con el producto después del calentador del

producto tienen que mantenerse a, o por encima de, la temperatura especificada por

medio de la circulación continua de agua caliente por un periodo de tiempo requerido

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CONTROL DE FLUJO

Bombeo de producto

El tiempo de esterilización o tiempo de residencia, según lo indicado en el proceso

establecido, está directamente relacionado con la velocidad de flujo de la partícula

que se mueve más rápidamente a través del sistema. La partícula más rápida es una

función de las características de flujo del alimento.

En consecuencia, el proceso tiene que estar diseñado, para asegurar que el producto

fluye a través del sistema a una velocidad uniforme y constante, de tal forma que la

partícula más rápida del alimento reciba por lo menos la cantidad de calor mínima por

el tiempo mínimo especificado para el proceso establecido

EQUIPOS PARA TRATAMIENTO HTST(altastemperaturas-tiemposcortos)

1. INDIRECTOS

TUBULARES

PLACASPLANAS

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SUPERFICIE RASCADA/AGITADA

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