MANUAL PARA EVALUACION DE PROCESOS TÉRMICOS DE PRODUCTOS EN

1

INDICE PAGINA

1.- INTRODUCCION 2

2.- JUSTIFICACION DEL TRABAJO. 7

3.- OBJETIVOS 8

4.- DESARROLLO DEL PROCESO TERMICO DE ALIMENTOS 9

5.- CALCULO DE CURVAS DE MUERTE TERMICA 16

6.- EVALUACIÓN DE CIERRE HERMÉTICO 32

7.- CONCLUSIONES 62

8.- BIBLIOGRAFÍA. 64

9.- INDICE ANALÍTICO 66

10.- INDICE DE TABLAS Y FIGURAS 67

MANUAL PARA EVALUACION DE PROCESOS TERMICOS DE PRODUCTOS ENLATADOS

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I N T R O D U C C I O N

Uno de los principales métodos de conservación de alimentos es el enlatado

y/o enfrascado a vacío, con un proceso térmico de los alimentos que permite obtener

una esterilidad � selectiva� la cual preserva por un período relativamente largo, la

calidad y cualidades de los alimentos y por lo tanto, incrementa su vida útil. El

desarrollo de la técnica del enlatado y/o enfrascado a vacío, se le adjudica al italiano

Lázaro Spallanzani en 1865; sin embargo, la paternidad de esta tecnología de

conservación de alimentos, como la conocemos actualmente, es del francés Nicolás

Appert, quien logró conservar los alimentos por medio de la aplicación de calor en

recipientes herméticamente cerrados.1

En 1795 cuando Francia se encontraba en una de sus tantas guerras, la

población en general fue sujetada, entre otras disposiciones, a un severo

racionamiento de alimentos. Los soldados que ganaban batallas en los distintos

frentes en Europa, en las trincheras eran diezmados por el escorbuto y otras

enfermedades, pues sus dietas consistentes básicamente en carne asada y pan, eran

pobres en alimentos frescos, pues los alimentos no podían mantenerse en esas

condiciones durante los períodos prolongados de las campañas militares.

1 Ruiz et al, El arte de la Appertización ; Revista Manual de Nutrición,Julio 1999, España.Pag. 28-33

3

El Gobierno Francés estimó que era indispensable la conservación de los

alimentos en buen estado por mayor tiempo, para el sostenimiento de la población en

general, pero principalmente de su ejército. Ante esta circunstancia surgió la idea de

ofrecer un premio de 12,000 francos al ciudadano que desarrollara un método que

tuviera éxito en la preservación de los alimentos, para abastecer a la población y

también transportarlos a los campos de batalla durante las campañas militares. Este

premio fue ganado por el confitero Nicolás Appert en 1809, quien publicó en 1810 el

libro sobre enlatado de alimentos titulado � El libro de todos los hogares. El arte de

preservar sustancias vegetales y animales por muchos años�. En esta época ni Appert

ni nadie conocían a ciencia cierta las causas que generan la descomposición de los

alimentos, sin embargo, Appert observó que los alimentos calentados en envases

sellados que excluyeran el aire, adquirían la cualidad de preservar las características

de los alimentos y evitar, o por lo menos diferir durante un tiempo mucho mayor su

descomposición. 2

Si bien el confitero Nicolás Appert no conocía las causas del deterioro y

temprana descomposición de los alimentos, concluyó que la limpieza e higiene en su

preparación, manejo, envasado y sellado hermético de los recipientes, era necesaria

para su conservación en buen estado durante un largo tiempo.

Inicialmente Appert colocó diversos alimentos en botellas de vidrio, las

cuales cerró con tapón de corcho y fueron sometidas al calor usando agua hervida,

observando que conservaron la calidad de los alimentos, las cuales fueron distribuidas 2 Shneider, Historia del enlatado; Manuales de Nutrición,Julio 1999, España. Pag 17-21

4

entre las fuerzas armadas de Francia. El emperador Napoleón apoyó y premió la

iniciativa de Appert reconociendo la importancia de sus trabajos, los cuales

contribuyeron en gran medida a sus exitosas campañas militares.

Después de la publicación del libro en junio de 1810, los procedimientos de

Appert para el envasado de más de 50 tipos distintos de alimentos, fueron difundidos

por toda Europa. Dos meses después el 30 de agosto del mismo año, Peter Durand

comerciante inglés solicita al rey Jorge patentar lo que llamó �Método para preservar

por largo tiempo alimentos de origen animal, vegetal y otros artículos perecederos�.

Peter Durand posteriormente vende la patente a los dueños de la fundición de

hierro �Dartdort� quienes fabrican latas hechas de hierro cubiertas con estaño, y que

en 1813 enviaron pruebas de latas de alimentos al ejército y marina de Gran Bretaña.

Las latas conteniendo los alimentos, al ser consumidas por los elementos de sus

fuerzas armadas, confirmaron que los alimentos enlatados se encontraban en buenas

condiciones para el consumo.

Los alimentos enlatados ganaron rápidamente aceptación entre la gente,

debido a que se comprobó que los contenidos de los envases �proporcionaban una

gran nutrición en un pequeño volumen�, y también conservaban las cualidades

organolépticas y nutritivas de los alimentos en fresco.

Se cree que William Underwood estableció una fábrica de envases

herméticos en 1819 en América, usando el procedimiento de Appert, y en 1822

envasó frutas, vegetales picados y condimentados en botellas.

Kensett y Dagget obtuvieron en 1825 la primera patente norteamericana de

un envase metálico de fabricación manual. Nueve años mas tarde con la aparición de

los recubrimentos epóxicos, el envase metálico fue reemplazando el uso del vidrio en

5

la conservación de alimentos. En 1847, en plena revolución industrial, las máquinas

desplazan la fabricación manual empleada hasta el momento en la fabricación de

alimentos enlatados.3

En 1860 Luís Pasteur, comprueba que el deterioro de los alimentos es

causado por el crecimiento y multiplicación de microorganismos. Al realizar

investigaciones tendientes a comprobar el origen de dichos microorganismos,

demuestra que no existe la generación espontánea y concluye que dichos

microorganismo son los encargados de descomponer los alimentos y que se

encuentran presentes en todas partes, esperando solo las condiciones favorables para

multiplicarse, por lo que se avoca a determinar las condiciones que favorecen o

retardan el crecimiento los microorganismo o bacterias, encontrando que una de las

condiciones que inactivan su crecimiento microbiano, es la exposición de los objetos

a altas temperaturas. 4

Con este descubrimiento se desarrolla el autoclave, que es el aparato inventado por

A.K. Shriver de Baltimore Maryland, USA. en 1874, que permite controlar con

precisión las temperaturas durante el proceso de los alimentos envasados

herméticamente. Este aparato funciona con un principio similar al de la olla de

presión, ya que al incrementar la presión en un sistema cerrado, la temperatura de

ebullición del agua se incrementa, elevando la cantidad de calor cedida por el agua,

consiguiéndose un mayor efecto �esterilizante� en los objetos sometidos a este

proceso, que el obtenido normalmente al hervir los objetos en recipientes abiertos a la

presión atmosférica.

3 Shneider, Historia del enlatado; Manuales de Nutrición,Julio 1999, España. Pag 17-21 4 Kruiff P, Los Cazadores de Microbios; Mc Graw Hill,1986,U.S.A. 336 Pag.

6

El fundamento del progreso alcanzado en el envasado de alimentos, tal como

se practica en la actualidad, lo encontramos en la teoría de Appert quien plantea por

primera vez que la limpieza e higiene en el manejo y preparación de los alimentos y

su posterior calentamiento en envases sellados sin aire, los mantendrá en excelentes

condiciones nutricionales y organolépticas.5

5 Shneider, Historia del enlatado; Manuales de Nutrición,Julio 1999, España. Pag 17-21

7

JUTIFICACION DEL TRABAJO.

Debido a la gran relevancia que hoy en día tiene la conservación de los

alimentos, sobre todo los de difícil acceso o producción de determinadas regiones, se

recurre al procedimiento de esterilización selectiva o de �enlatado a vacío�, lo cual

permite el transporte y comercialización para ofrecer dichos productos alimenticios,

en buenas condiciones nutricionales y organolépticas, fuera de su lugar de origen o

de sus temporadas normales de producción, propiciando el interés de la industria

alimentaria en la formación de los recursos humanos capacitados técnicamente para

llevar a cabo de manera exitosa este tipo de procesos.

Por lo que este manual pretende servir como guía para conseguir de una

manera didáctica y práctica los conocimientos mínimos indispensables para llevar a

cabo con éxito el proceso de enlatado y/o envasado de alimentos, considerando los

siguientes puntos críticos de control:

! Condiciones de higiene en el proceso de alimentos envasados en

recipientes con sello hermético y con vacío.

! Control del proceso térmico de envasado, el cual incluye generación

de curvas de muerte térmica, y selección de letalidades de proceso de

acuerdo a las características fisicoquímicas de los alimentos.

! Evaluación del cierre hermético.

! Evaluación de la cantidad de vacío generada en el envase.

8

Este manual abordará el proceso de enseñanza aprendizaje de la tecnología

de los enlatados de los alimentos de una manera accesible, que facilite a los

estudiantes de la materia, la asimilación de los conocimientos de este tópico técnico,

basándose en el supuesto de que cuentan previamente con conocimientos básicos de

química y microbiología general y de alimentos, los cuales serán integrados a una

serie de actividades pragmáticas y de resolución de casos y problemas específicos, de

manera que contribuyan de manera significativa en los estudiantes del tema, para la

adquisición del conocimiento de esta técnica.

OBJETIVOS

o Facilitar las actividades cognitivas del estudiante durante el proceso

de enseñanza aprendizaje de la evaluación de procesos térmicos y

enlatado.

o Servir como elemento bibliográfico de consulta para el profesional de

la tecnología de alimentos, durante la resolución de problemas los

problemas tecnológicos inherentes a la evaluación de procesos

térmicos y enlatado .

o Motivar el interés del público en general en el aprendizaje de los

principios básicos del enlatado.

9

No obstante que el enlatado de alimentos se ha llevado a cabo por más de 200

años, los fundamentos técnicos y científicos que soportan esta tecnología, apenas

tiene la mitad de ese tiempo en que son aplicados de manera sistémica al enlatado de

alimentos de baja acidez y acidificados. En este capitulo trataremos los factores mas

importantes que afectan al enlatado de alimentos, de tal manera que al terminarlo seas

capaz de:

! Definir el concepto de Esterilidad comercial.

! Identificar las condiciones y requerimientos para poder establecer de

manera correcta un proceso térmico.

! Identificar los puntos críticos de control y los riesgos durante el

proceso térmico de alimentos.

! Identificar una desviación de proceso.6

Esterilidad comercial: Todo producto enlatado durante su proceso lleva un

tratamiento térmico para conferirle una esterilidad selectiva; esta condición de

esterilidad selectiva es definida como:

6 Nacional Canners Association, Laboratory Manual for Food Canners and Processors VolI, Avi Pub. Co.,1968. U.S.A. 576 Pag.

DESARROLLO DEL PROCESO TERMICO

10

� Las características microbiológicas obtenidas en un alimento mediante

la aplicación de calor de manera aislada o en combinación con otros

ingredientes o tratamientos que le confieren a éste, las condiciones necesarias

para evitar el crecimiento bacteriano en los alimentos tratados, aun almacenados

a temperaturas mayores a las de refrigeración�.(Manual de Laboratorio de los

Enlatadores Americanos 1978.)

Las condición de esterilidad comercial da como resultado productos

alimenticios de consumo seguro, debido a que los microorganismos patógenos de

referencia son destruidos o inactivados, manteniéndose esta condición mientras se

mantengan intactas las condiciones físicas y mecánicas de la lata y el sello, ya que los

problemas generados por organismos esporulados que pueden desarrollarse en las

condiciones atmosféricas dentro de la lata (pobre en oxígeno), también se ven

abatidos por la destrucción e inactivación de dichas esporas durante el mencionado

proceso térmico.7

La aplicación de calor para llevar a un alimento enlatado a las condiciones de

esterilidad selectiva, se lleva a cabo de una manera controlada, a la cual se le ha

llamado tradicionalmente la carta de condiciones de proceso térmico. Por regulación

sanitaria en nuestro país se requiere que las autoridades de salud validen estas

condiciones de proceso mediante la certificación de la carta de procesos térmicos de

alimentos por peritos especializados en la materia.


11

Dentro de los puntos críticos mínimos que contiene la carta de procesos para

un alimento enlatado tenemos:

La temperatura de los alimentos al iniciar e l proceso.

La temperatura de proceso.

El tiempo de levantamiento de la temperatura (comming up time), que es el

tiempo que requiere el autoclave para alcanzar temperatura de proceso.

El tiempo de sostenimiento de temperatura.

Las condiciones y tratamientos previos al proceso térmico del envase

hermético.

La formulación del producto.

Los peritos llevan a cabo esta certificación basándose en sus amplios

conocimientos en termo bacteriología, el comportamiento fisicoquímico de los

alimentos al ser sometidos a calentamiento y los sistemas mediante los cuales se

consigue este calentamiento. El proceso térmico que lleva a conseguir la esterilidad

comercial se controla al monitorear los parámetros principales de proceso como lo

son la combinación de tiempo y temperatura de proceso más que la temperatura final

de producto.8

Para los alimentos enlatados de baja acidez (aquellos cuyo pH es mayor a

4.6), el proceso térmico se debe centrar en la destrucción de las esporas de ciertas


12

bacterias patógenas; en concreto, el objetivo del proceso debe ser la destrucción o

inactivación de las esporas del Clostridium botulinum.

Cuando las condiciones de proceso no son las suficientes para garantizar esto,

se puede provocar la activación de las esporas, el crecimiento de estos

microorganismos y la formación de una potente y letal toxina capaz de causar

problemas graves de salud e incluso la muerte de quienes consuman estos productos

tratados en forma inadecuada. Sin embargo, el solo garantizar la destrucción de estos

microorganismos, no garantiza la esterilidad comercial, ni la vida de anaquel de los

productos enlatados de baja acidez, ya que la resistencia térmica del C. Botulinum es

muy baja y existen otras bacterias esporuladas de características termodúricas que

pueden afectar a la calidad final de nuestro producto, por lo cual el objetivo del

proceso térmico, para conseguir la esterilidad selectiva, debe de enfocarse a la

destrucción del C. sporagenes, que es una bacteria similar al C. botulinum pero cuya

resistencia térmica es mucho mayor 9

En el caso de los alimentos ácidos o acidificados, las características de este

tipo de alimentos, al tener una concentración mas alta de iones H+, , (pH= - logaritmo

de la concentración de iones H+, ) , dificulta el desarrollo bacteriano, lo cual nos lleva

a que las condiciones proceso térmico sean menos severas, debiendo ser el valor de

pH de 4.5 o menor, ya que a estas condiciones de acidez el crecimiento del C.

botulinum es nulo, debido a que la concentración de iones H+ inhibe el desarrollo de


13

las células vegetativas del C. botulinum, evitándose así la producción de la toxina

botulínica.

El proceso térmico de los alimentos acidificados mantendrá las condiciones

de esterilidad comercial del producto en la medida en que las buenas prácticas

sanitarias y de manufactura sean observadas. Las variaciones en el control de acidez

de un alimento acidificado durante el proceso, puede generar problemas severos,

sobre todo si la acidez no es lo suficientemente elevada para evitar el crecimiento del

C. botulinum y la formación de su toxina

Para determinar apropiadamente las condiciones del proceso térmico para

obtener la esterilidad comercial de un alimento envasado en contenedores

herméticamente cerrados, se han realizado importantes estudios de los principales

factores que afectan este tipo de proceso. Estos factores son:

! Las propiedades fisicoquímicas y termodinámicas del alimento, ya

que esto nos brindará la posibilidad de describir paso a paso el

comportamiento del alimento al calentarse.

! Las características químicas, termodinámicas y mecánicas del

contenedor en el cual se llevara a cabo el proceso de esterilidad

comercial, así como, el cerrado hermético del mismo (material de

formación, recubrimientos protectores, dimensiones del empaque etc.)

! Las características de resistencia térmica, velocidad de crecimiento,

adaptación a la acidez y adaptación a un ambiente libre de oxígeno de

los principales microorganismos patógenos o no que puedan afectar la

inocuidad y la calidad de nuestro producto.

14

Utilizando esta información, el profesional en la conservación de alimentos

podrá establecer la combinación adecuada de tiempo de proceso y temperatura

requerida para conseguir la esterilidad comercial del producto, garantizando que ese

producto no afectará la salud de las personas que lo ingieran y a su vez se pueda

conservar en condiciones organolépticas de consumo durante un tiempo de

almacenaje prolongado, es decir un periodo de tiempo mínimo de seis meses, siendo

factible el extender la vida útil del producto hasta un año.

DETERMINACIÓN DE LAS CONDICIONES DE PROCESO.

De una manera simple podemos decir que, para la determinación de las

condiciones de proceso térmico, es necesario conocer:

La cantidad de calor a aplicar para lograr la temperatura a que debe ser

sometido el producto durante el proceso.

El tiempo de aplicación de esta cantidad de calor que es necesaria para lograr

destruir los microorganismos nocivos presentes en el producto.

Que tan rápidamente se calienta el producto (tiempo que tarda el punto frío

del producto en el contenedor, antes de alcanzar la temperatura necesaria en el

proceso.)10

El flujo del producto en el proceso.

El establecimiento del proceso térmico también dependerá de las condiciones

ambientales y tecnológicas aplicables a nuestro alcance durante el desarrollo del

proceso.


15

En el proceso de enlatado o enfrascado hermético y aséptico, el producto es

introducido en un contenedor y el aire restante dentro del mismo es desplazado

mediante la inyección de vapor, para luego ser sellado herméticamente, y al enfriarse

este vapor y condensar, se obtiene un vacío necesario para lograr la conservación del

producto; posteriormente el envase es sometido a proceso térmico a una temperatura

y tiempos determinados (dependiendo de las características propias del alimento)

para lograr la esterilidad comercial.

Una vez establecidas estas condiciones para un alimento en particular,

cualquier cambio en la formulación, proceso de preparación, características del

contenedor o equipo de proceso térmico, por más insignificante que parezca, puede

dar como resultado un proceso de esterilidad comercial deficiente, por lo que es

importante no modificar de manera arbitraria estos parámetros vitales una vez

establecidos.11

RESISTENCIA TERMICA DE LOS MICROORGANISMOS

La resistencia de los microorganismos cuando se encuentran en forma

vegetativa (activa) o esporulada (inactiva esperando las condiciones propicias para el

desarrollo), a los procesos térmicos de esterilidad selectiva dependen de los

siguientes factores, todos ellos inherentes a la naturaleza de los microorganismos,

tales como la información genética propia de los microorganismos, las características


16

químicas y bioquímicas de la pared celular, su mecanismo de reproducción, etc., los

cuales, pueden ser medidos de manera indirecta tomando en cuenta los siguientes

parámetros:

1.- Las características de la curva de crecimiento de los microorganismos.

2.- La naturaleza y características fisicoquímicas del alimento que sirve como

medio de transporte y crecimiento a los microorganismos.

3.- El cambio de las características bioquímicas del alimento después de ser

calentado, ya que existe el riesgo potencial de un crecimiento bacteriano.

Debido a las condiciones anteriormente mencionadas y a la variabilidad de

cualquier ser vivo, la termo bacteriología es una ciencia altamente compleja, y la

variación en cualquiera de los parámetros antes mencionados pueden afectar la

resistencia térmica de los microorganismos.12

PRUEBA DE TIEMPO DE MUERTE TERMICA

La cantidad de calor requerida para destruir los microorganismos presentes

en un alimento, puede ser determinada a través de la prueba de tiempo de muerte

térmica (TDT). Este tipo de pruebas son realizadas por los termo bacteriólogos en

laboratorios especializados, existentes normalmente dentro de las universidades, ya

que solo pocos de los grandes procesadores de alimentos tienen la infraestructura

necesaria para llevar a buen término estas pruebas dentro de sus instalaciones.

12 Stumbo, Thermobacteriology in Food Processing, Avi Publishing Co. 1997, U.S.A. 356 pag.

17

La instrumentación de los métodos de laboratorio, así como el equipo

utilizado para realizar estas pruebas incluyen autoclaves especiales, latas para prueba,

matraces de tres cuellos, baños térmicos de aceite, tubos capilares, bolsas de plástico

con sello hermético, etc., dependiendo del tipo de producto que será sometido a

análisis, considerando su acidez, estado de agregación molecular, pH, viscosidad, tipo

de microorganismos predominantes de manera natural en el producto, etc.

Para llevar a cabo este tipo de pruebas, se realizan mediante el calentamiento

de una pequeña porción del producto (50 gramos aproximadamente) para determinar

la cantidad de microorganismos inoculados en una solución de pH controlado o en

un alimento, sometiéndolo a diversas temperaturas y por diversos periodos de tiempo.

Los resultados de este tipo de pruebas son determinantes para calcular los valores D y

Z, y se utilizan para definir la resistencia térmica de los microorganismos contenidos

en el producto sujeto a estudio, para determinar las características del proceso a que

se sujetará su envasado para conseguir los resultados esperados. 13

El valor �D� se define como el tiempo requerido a una temperatura

específica, para reducir en un 90% mínimo la población previamente determinada de

microorganismos, o lo que es lo mismo una reducción de un ciclo logarítmico. A este

término, también se le conoce como el tiempo de reducción decimal, debido a que la

exposición de los microorganismos a la temperatura y tiempo determinados,

disminuye la población microbiana en un 90%. Por ejemplo si tuviéramos una

población inicial de 100,000 esporas y estas son expuestas a la acción de una


18

temperatura de 240° F por tres minutos, y en el reconteo después del proceso vemos

que se han reducido a 10,000, podemos decir que el valor D240°F será de 3 minutos.

El valor D se reduce a medida que se incrementa la temperatura, ya que se

requiere de menos tiempo para destruir a los microorganismos cuando ésta se eleva.

Al determinar el valor �D� para varias temperaturas, se puede obtener el valor �z�, a

partir de la pendiente de la recta que resulta de graficar el logaritmo del valor �D�

contra la temperatura. El valor �z�, es indicativo del cambio en la tasa de mortalidad

de los microorganismos debida al incremento en la temperatura. Esto es, el valor �z�

es el indicador en grados entre cada ciclo logarítmico de la resistencia de los

microorganismos. Por ejemplo, suponga que z=18 y el valor D232°F= 3 minutos,

entonces el valor D250°F será de 0.3 minutos debido a que 232°F + 18°F = 250°F y 3

minutos /10 = 0.3 minutos. Estos dos valores �D� y � z� se utilizan indirectamente

para establecer la duración del proceso térmico.

Tradicionalmente un proceso de 12D se ha utilizado para asegurar la

protección de la salud pública en el consumo de los alimentos de baja acidez

conservados en recipientes sellados herméticamente, ya que a partir de datos

estadísticos, este tipo de proceso ha demostrado ser confiable para evitar la acción del

C.botulinum.

Estos datos históricos indican que una porción de alimento conservado en

recipientes herméticamente sellados y con una población muy alta de las esporas de

19

este microorganismo, tiene un cantidad de 1012 esporas; por lo cual una reducción del

orden de 12D proporcionaría una probabilidad de sobrevivencia de una espora de este

microorganismo igual a 1 en un millón en cada recipiente que contenga este alimento

tratado térmicamente de la misma manera.14

Para todos los propósitos prácticos la aplicación del proceso 12D es muy

conservador, de tal manera que es poco probable que la carga de esporas del C.

botilinum alcanzara niveles de concentración de esporas de 1x1012 esporas / gramo

de alimento especialmente en productos cárnicos y avícolas. Un valor D típico para la

destrucción de esporas del C.botulinum en la mayoría de los alimentos es de

aproximadamente 0.2 minutos a 250ºF, debido a lo anterior, una destrucción 12D

estaría aproximadamente en 2.4 (=12x0.2) minutos a 250ºF. aún cuando en la

práctica, para incorporar un margen de mayor seguridad en el proceso de envasado,

algunas veces se usa un valor de D = 3.0 minutos. Sin embargo en algunos productos

como los de origen vegetal (jugos, verduras en salmuera, mermeladas, fruta en

almíbar etc.) la composición de un alimento, o los ingredientes de un alimento

preparado, puede tener efectos benéficos tales como el incremento en el pH o la

acidez o adversos en la destrucción térmica de las esporas, como la alta

concentración de proteínas, lo cual, impactará los valores D. Por ejemplo, si para

asegurar la salud pública se necesitan 3.0 minutos a 250ºF a un pH de 6.0, 2 minutos

pueden bastar si la comida se acidifica a un pH= 5.3. Los expertos en procesos

térmicos se refieren a los tiempos y temperaturas necesarios para inactivar al C


20

botulinum como procesos �de salud mínima�, o de garantía indispensable para la

protección de la salud pública.

Como ya se había mencionado anteriormente, la esterilidad comercial es una

condición que debe ser alcanzada por el producto durante el proceso térmico, para

dejar al alimento libre de microorganismos capaces de reproducirse en el producto al

ser almacenado a temperaturas superiores a la de refrigeración. Para lograr esta

esterilidad comercial se requiere llevar a cabo un proceso térmico más severo, que el

requerido para proteger a la salud pública. 15

Un proceso de esterilidad comercial debe ser capaz de destruir otras esporas

además de las del C. botulinum, ya que si estas esporas no son destruidas, se corre el

riesgo de tener un crecimiento microbiano durante el almacenamiento y manejo del

producto, con la consecuente descomposición, que aún cuando no ponga en riesgo la

salud del público consumidor, causaría una pérdida económica importante a la

empresa procesadora.

Por lo anterior, en la actualidad, los procesos térmicos tienen como objetivo

alcanzar un valor 5D, para lograr la destrucción de las esporas de C. sporogenes, las

cuales por ser mas termo resistentes que las de C. botulinum, para su letalidad e

inactivación requieren un proceso 12 D.


21

Para poder comparar los resultados de los procesos térmicos realizados a

diferentes temperaturas, se asigna un valor de letalidad (F0 ) estándar para cada

producto. Esta letalidad ( F0) representa el tiempo en minutos a una temperatura de

referencia de 250ºF y con un valor z= 18ºF, que da como resultado la destrucción de

esporas apropiada para conseguir la esterilidad comercial. Conociendo los valores D

y z de nuestro proceso, se puede convertir este valor a cualquier otra temperatura,

tomando de referencia la de 250ºF. 16

Debido a las características fisicoquímicas de las diferentes clases de

alimentos que se pretenda procesar para su envasado, cada producto tendrá sus

propios valores de F0 , los cuales han sido establecidos de manera experimental, sin

embargo, en el caso de nuevos productos es necesario realizar un estudio TDT para

determinar los valores D y z y así poder determinar un valor de F0 para este producto

en específico..

DETERMINACIÓN DE DATOS DE CALENTAMIENTO PARA UN

PRODUCTO DURANTE UN PROCESO TERMICO

Estos datos son obtenidos a través de una prueba de penetración de calor. La

velocidad con la que se propaga el calor en el producto, puede ser medida utilizando

termopares, que sirven para monitorear el cambio de temperatura, que sufre el


22

alimento al ser calentado junto con el envase durante el proceso térmico. Para llevar a

cabo este tipo de estudios de manera adecuada es necesario colocar el termopar en el

punto frío de la lata, que es el punto geométrico del envase donde tarda mas tiempo

en calentarse el producto. Este punto frío dependerá de la forma geométrica del

envase, de los mecanismos de calentamiento y de las características fisicoquímicas

del producto.17

Los mecanismos típicos de transferencia de calor en un alimento envasado a

vacío son la convección ( principalmente en alimentos envasados con salmuera o

algún medio líquido de protección) y la conducción ( transferencia de calor mediante

el contacto molécula � molécula ). La cantidad de datos necesarios para garantizar la

exactitud y precisión de este tipo de estudios, está determinada por la variabilidad de

el producto (Materias primas y proceso de elaboración); a mayor variabilidad, mayor

número de pruebas se deberán realizar para garantizar la confiabilidad del proceso

térmico.

CALCULO DEL PROCESO TERMICO

Para productos enlatados o enfrascados en la forma convencional

(Calentamiento por convección), el proceso térmico debe calcularse utilizando los

datos de calentamiento del producto y los datos de resistencia térmica de los

microorganismos esporulados de interés comercial o de salud pública presentes en el


23

alimento . Estos datos se correlacionan entre sí mediante el uso de diferentes métodos

matemáticos, entre los que tenemos el método de la fórmula general, (este método ha

caído en desuso en la actualidad), el método de Ball, y el método numeriCal. Para

fines de este trabajo desarrollaremos la técnica de Ball para evaluación de procesos

térmicos.18

METODO DE BALL PARA EVALUACIÓN DE PROCESOS

TERMICOS

El cálculo de tiempos de proceso y letalidades del mismo durante las

operaciones de pasteurización o esterilización de alimentos enlatados es un aspecto

que involucra algunos de los cálculos más tediosos dentro de la Ingeniería de

Alimentos. Los cálculos en procesamiento térmico incluyen dos casos principales:

a) Cálculo del tiempo de procesamiento térmico B, conociendo de antemano

el valor de F, o sea del equivalente en minutos a una temperatura de referencia dada

(250°F para esterilización y 150°F para pasteurización), de todo el calor considerado

con respecto a su capacidad para destruir esporas o células vegetativas de un

microorganismo en particular. F también se conoce como la letalidad del proceso.

b) Cálculo de F dado B. Este es el caso inverso y generalmente involucra

también el cálculo de la concentración final de esporas o de algún factor de calidad


24

(vitaminas, color, textura, etc.) que nos interese conservar al máximo durante el

proceso.

En este proceso sólo se tocó el caso más sencillo, que es el de alimentos que

se calientan y enfrían por convección. Así mismo, se debe disponer de datos de

curvas de penetración de calor y de muerte térmica que permitan evaluar algunas

constantes del proceso.19

Se abordó primeramente el caso del cálculo de F para el proceso. Para esto se

tiene la siguiente relación para el cálculo de este parámetro:

(1)

donde t es tiempo y L es la velocidad letal, o sea el recíproco del tiempo, a

cualquier temperatura letal (en general se consideran temperaturas por arriba de los

215ºC) equivalente a 1 minuto a 250ºC, y se calcula como sigue:

( 2 ) 19 Nacional Canners Association, Laboratory Manual for Food Canners and Processors VolI, Avi Pub. Co.,1968. U.S.A. 576 Pag.

25

donde T es la temperatura del alimento y z es el número de grados requeridos

para que la curva de muerte térmica atraviese un ciclo logarítmico.

Ahora, la integral se puede separar para las etapas de calentamiento y

enfriamiento, y se tiene:

( 3 )

Sustituyendo a t1 por el tiempo de proceso B y las temperaturas en cada

integral de acuerdo a las fórmulas de Ball, o sea:

( 4) T = jch Ih 10- t / fh + 250 (Calentamiento)

( 5 ) T = jcc Ic 10- t / fc + Tw (Enfriamiento)

donde jch es el factor lag o porción no lineal de la curva de calentamiento, jcc

es el factor lag de la curva de enfriamiento, Ih es la diferencia entre la temperatura de

autoclave Tr y la temperatura inicial de calentamiento del alimento Tih , Ic es la

diferencia entre la temperatura máxima alcanzada por el alimento en el centro

geométrico gc y la temperatura del agua de enfriamiento Tw , fh es el tiempo en

minutos requerido para que la porción lineal de la curva de calentamiento

26

(penetración de calor) atraviese un ciclo logarítmico (se usa fc si se trata de la curva

de enfriamiento) , se tiene lo siguiente:20

B t2

( 6 ) F = ∫10 - (jch Ih 10 -t / fh) / z dt + ∫ 10 - (jcc Ic 10 -t / fc + Tw - 250) / z dt

0 B

El valor de Ic se calcula a partir de gc , la cual es igual a:

( 7 ) gc = jch Ih 10 - B / fh

Por otro lado, debido a que durante la fase de enfriamiento, el calor letal se

cede prácticamente sólo durante la fase lag; la segunda integral se puede simplificar y

aproximar con buenos resultados por una recta que conecte el punto de inicio del

enfriamiento con el inicio de la parte lineal de la curva.

Definido de esta manera F, las integrales se pueden evaluar numéricamente

por cualquier método (regla del rectángulo, trapezoide, Simpson, etc.).

Ahora, el cálculo de B dado F se basa en el método anterior, sólo que se

suponen valores de B, se obtiene un valor de F calculado y se compara con el valor de


27

F real (experimental). Este procedimiento de prueba y error (hi-lo) se repite tanto

como sea necesario y hasta que la diferencia entre Fcalc y Freal sea tan pequeña como

se desee.

Para llevar a cabo estos cálculos, de manera tradicional se utiliza un método

gráfico utilizando papel semilogaritmico para obtener los valores D y z del proceso,

así como el cálculo de la letalidad., sin embargo, en la actualidad se han desarrollado

una serie de algoritmos computacionales para facilitar estas determinaciones; razón

por la cual incluimos en el presente manual un programa de computo para evaluar

estos parámetros.21

ESTRUCTURA DEL PROGRAMA Y METODOS NUMERICOS

PROGRAMA 1 (CALCF.BAS & CALCF.EXE). Cálculo de la letalidad F y

concentración final de microorganismos (o factor de calidad) dado el tiempo de

procesamiento B.

Los datos de entrada son: Tr en º F, B en min, z del microorganismo o factor

de calidad en ºF, valor de D250 (tiempo requerido a 250º F para destruir el 90% de las

esporas o células vegetativas de un microorganismo dado o factor de calidad) en min,

fh en min, jch , jcc , Tih en º F, Tw en º F, C0 o sea la concentración inicial de


28

microorganismos presentes en el alimento, si se trata de un factor de calidad, el

programa supone un valor de C0 igual al 100%.

A continuación, el programa calcula los valores de Ih , gc , Ic , y t2 (este

último se calcula a partir de la fórmula de Ball para la etapa de enfriamiento antes

descrita dando un valor de T, la cuál se indica como TF en el programa, de 215º F).

Las integrales de calentamiento y enfriamiento se evalúan por la regla trapezoidal o

método de Simpson empleando 200 intervalos, donde la función de la integral se

coloca en una subrutina. El valor de F es el resultado de la suma de las dos integrales

ya que éstas se evalúan individualmente en diferentes secciones del programa de

cálculo para determinar la letalidad.22

La concentración final (CF) de microorganismos o factor de calidad se evalúa

en el programa, utilizando la fórmula siguiente:

( 8 ) CF = C0 10- F / D250

ya que la destrucción térmica de los microorganismos se lleva a cabo

siguiendo una cinética de primer orden.

El listado de salida del programa ofrece el valor de letalidad F del proceso en

min a 250º F y la concentración final CF de esporas sobrevivientes del

microorganismo o factor de calidad restante después del proceso.

PROGRAMA 2 (CALCB.BAS & CALCB.EXE). Cálculo del tiempo de

procesamiento B dada la letalidad F en min a 250º F.

22 Henandez Hector,Cálculo del tiempo de procesamiento y letalidad en alimentos enlatados; Universidad Politécnica de Valencia, España,2001, 12 Paginas.

29

Los datos de entrada que pide el programa son: Tr en º F, fh en min, jch , jcc

, z del microorganismo en º F, Tih en º F, Tw en º F , y Freal (representada como FO

en el programa) en min a 250º F.

El programa evalúa Ih , gc , Ic , t2 , y asigna el valor de 215º F a TF como en

el programa anterior . El programa de cálculo utilizado inicia un sistema de iteración

suponiendo un valor de tiempo de proceso. Para esto se escogen límites de valores

que sean o demasiado pequeños o demasiado grandes, en este caso B = 0 min y B =

1000 min. El primer valor supuesto es el promedio de estos dos, o sea 500 min. Con

este valor se evaluan las dos integrales para el cálculo de F como en el programa

anterior (usando la regla trapezoidal para la integración numérica).

El valor de F calculado (F en el programa) se compara con el valor de Freal

(FO del programa). Si FO es menor que F entonces quiere decir que el tiempo que se

supuso inicialmente estaba excedido y se toma ahora como límite superior B= 500

min mientras que B = 0 min sigue siendo el límite inferior. Si FO es mayor que F

entonces se tiene el caso contrario y se tomará como límite inferior B = 500 min y el

límite superior seguirá siendo el de B = 1000 min. Los nuevos valores supuestos

serán entonces de B = 250 min para el primer caso y B = 750 min para el segundo y

se iniciará un nuevo ciclo de cálculos hasta que converja el sistema. El criterio de

convergencia es el siguiente:

( 9 ) (FO - F) / FO ≤ 0.01

30

Cuando este criterio se cumple, se considera que FO ≈ F y se detiene la

iteración considerándose como válido el último valor supuesto de B. El listado de

salida indica el valor calculado de tiempo de proceso B en min para el valor de

letalidad Freal que se introdujo.23

MANUAL DE USUARIO DEL PROGRAMA

Los requerimientos del sistema son:

Procesador 8088 o superior

640 KB mínimos de RAM

Disco duro con 1 MB libre

Cualquier monitor

Los dos programas se tienen en versión ejecutable desde el sistema operativo

(DOS 3.3 o superior) o desde MS-Windows. El programa pide de manera muy

explícita los datos que necesita para trabajar y debido a que es un programa de tipo

iterativo, CALCB tarda un poco más en dar el resultado que CALCF.

EJEMPLO DE APLICACION RESUELTO

1) Uso de CALCB

Para demostrar la aplicación de este programa se plantea un problema

presentado por Stumbo en su libro �Thermobacteriology in Food Processing�. Se 23 Henandez Hector,Cálculo del tiempo de procesamiento y letalidad en alimentos enlatados; Universidad Politécnica de Valencia, España,2001, 12 Paginas.

31

desea procesar un alimento en una autoclave a 250°F. La temperatura inicial del

alimento es 170°F y los datos de las curvas de calentamiento y enfriamiento son los

siguientes:24

jch = 2.00 jcc = 1.40 fh = 25 min

La temperatura del agua de enfriamiento es de 70° F y se desea destruir a un

microorganismo cuyas esporas tienen un valor de z = 14° F. ¿Qué tiempo de proceso

B se debe de aplicar para asegurar una letalidad F = 5.75 min?

Respuesta: B = 40 min

2) Uso de CALCF

Para esto se utiliza el mismo ejemplo y con los mismos datos, sólo que ahora

uno de los datos es B = 40 min, se tiene un valor de D250 = 1 min para el

microorganismo esporulado y se pide el valor de la letalidad F en min y la

concentración final de esporas si la concentración inicial es de 1 X 106 esporas / lata.

Respuesta: F = 5.77 min

CF = 1.71 esporas / lata25

24 Henandez Hector,Cálculo del tiempo de procesamiento y letalidad en alimentos enlatados; Universidad Politécnica de Valencia, España,2001, 12 Paginas. 25 Henandez Hector,Cálculo del tiempo de procesamiento y letalidad en alimentos enlatados; Universidad Politécnica de Valencia, España,2001, 12 Paginas.

32

EVALUACIÓN DE CIERRE HERMÉTICO

Una vez sometido el producto al proceso de esterilización, el siguiente

punto crítico es el verificar que el cierre hermético del envasado tenga las

características mecánicas mínimas para poder soportar las condiciones de envasado,

manejo y estiba durante su almacenamiento, manteniendo de esta manera el campo

�esteril� generado dentro del envase y también mantenga la atmósfera pobre en

oxigeno dentro del envase para evitar el deterioro natural de los alimentos. Esto cobra

una mayor importancia cuando el envasado se lleva a cabo en recipientes metálicos (

latas) ya que una falla en la calidad mecánica del cierre en este tipo de recipientes es

muy complicada de detectar a simple vista, minimizándose este problema en los

envases de vidrio; por lo cual este capítulo abordará principalmente la evaluación

mecánica del cierre en recipientes metálicos.

DEFINICIÓN DE CIERRE:

El cierre es la parte del envase que se obtiene curvando el ala de la tapa

alrededor de la pestaña del cuerpo, enganchándolas para producir el cierre hermético(

ver figura 1). El realizar un buen cierre hermético es una condición esencial,

necesaria, pero no suficiente, para evitar la contaminación bacteriológica, la

corrosión y la alteración del producto. Este proceso de cierre, se realiza en dos

operaciones y precisa de la utilización de una goma de cierre .26

26 Manzano Ana, EVALUACIÓN DEL CIERRE HERMÉTICO EN ENLATADOS; Instituto Tecnológico de Acapulco, 1992 México, 70 Paginas.

33

En algunos casos , como el de las bebidas carbonatadas y cerveza, el cierre

se debe de efectuar de tal forma que no permita la salida del gas interior.27

ELEMENTOS DE UNA LATA Manzano Ana, EVALUACIÓN DEL CIERRE HERMÉTICO EN ENLATADOS; Instituto Tecnológico de Acapulco, 1992 México, 70 Paginas.


34

Los envases metálicos de tres piezas contienen tres cierres:

Cierre de la costura lateral

Cierre del fondo (realizado por el fabricante del envase)

Cierre de la tapa (realizado por el envasador).

FIGURA 2 CIERRES DE LA LATA DE TRES PIEZAS Manzano Ana, EVALUACIÓN DEL CIERRE HERMÉTICO EN ENLATADOS; Instituto Tecnológico de Acapulco, 1992 México, 70 Paginas.

Los envases embutidos o de dos piezas, solamente contienen el cierre de la

tapa.28

Proceso de Elaboración de Tapas y Envases

.- Elaboración de Envases Embutido

Recepción: las láminas llegan de proveedor con unas dimensiones de

(820x820) mm y 0.2 mm de espesor.


35

Barnizado: A las láminas se le realizan dos capas de barnizado:

Brillante: en esta primera aplicación (Barniz Brillante), la temperatura del

horno debe estar entre (190 � 195) ºC y debe tener un peso de película de (2.5 a 3)

(mg/pulg2).

Aluminizado: En esta segunda aplicación (Barniz Aluminizado), la

temperatura del horno debe ser de (205 � 210) ºC y el peso de la película de (4 a 5)

(mg/pulg2). Esta temperatura permite lograr el curado adecuado de los barnices

aplicados (Brillante y Aluminizado).

Cizallado: Una vez que las láminas están barnizadas se pasan por las

máquinas cizalladora en la cual se corta la lámina obteniéndose por cada lámina

cuatro fracciones o tiras de las mismas dimensiones. Esta operación debe realizarse

unas 24 horas después del barnizado (mínimo), para que las mismas estén frías y así

evitar rayaduras y desprendimiento de la capa de barniz por manipulación.29

Troquelado: Una vez que las láminas se encuentran cortadas en tiras pasan

al troquel (krupp), donde se realiza la primera operación dándole la altura y el

diámetro del envase, y formando el panel (formación de anillos en el fondo del

envase). En esta primera operación queda una especie de pestaña en el borde, la cual

es eliminada en la segunda operación denominada "Pestañado".

29 Source:National Food Processors Association Bulletin 26-L, 12th Ed. 1982

36

Paletizado: aquí se colocan los envases en una tarima usando separadores

por cada camada.

Fabricación de Tapas Cilíndricas Sanitarias

Las láminas barnizadas y cortadas se pasan por la máquina troqueladora

donde se realiza la embutición o preformado de la tapa, el corte y la formación del

panel; luego en la segunda operación pasa a la rizadora o dobladora, para darle forma

al borde de la tapa (formación del rizo de la tapa). Una vez formada la tapa pasa ala

engomadora, que aplica alrededor del canal del rizo un sellante semilíquido a base de

caucho principalmente, cuya función es garantizar la confiabilidad y hermeticidad del

doble cierre; luego son colocadas en cajas para ser almacenadas.

Fabricación de tapa Easy Open (Abre Fácil).

En la actualidad la tapa convencional descrita anteriormente, ha sido

desplazada en el envasado tradicional de alimentos, por el procedimiento conocido

como �Easy Open�, el cual está formado por una tapa metálica compuesta de un

rayado y de un anillo remachado a ésta, que sirve para abrir el envase, dejando en

desuso al mismo tiempo el tradicional abrelatas. Este sistema de easy open, puede ser

de abertura total o parcial.30

Este procedimiento de tapas easy open, tiene los siguientes procesos:

Formación de la Tapa Shell: aquí las láminas barnizadas y cortadas se pasan

por la troqueladora (Sin que se forme el Panel), luego por la rizadora y después por la

engomadora para la aplicación de la goma selladora o sellante.


37

Formación del Remache: la formación del remache se lleva a cabo en tres

pasos de punteo ultrasónico y en cada uno de éllos, se hace más pronunciado el punto

donde va a estar localizado el anillo de la tapa.

Formación de Incisión: Aquí se marca la zona donde se llevará a cabo la

apertura de la tapa, es decir, donde se corta o cede el material de la tapa al momento

de abrir el envase. La Tapa Shell tiene un espesor de 0.065 � 0.080 mm.

Formación de los anillos de la tapa.

Unión entre Tapa y el Anillo: Es la última fase del proceso de elaboración, en

la cual el anillo se une a la tapa a través del remache. El anillo se va formando de una

manera simultánea las etapas de formación del remache, de la incisión y formación

del panel. 31

TAMAÑO Y CLASIFICACIÓN DE LAS LATAS DE USO COMERCIAL

PARA LA CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS

Se ha desarrollado un sistema universal numérico para clasificar a las latas de

uso mas común para el envasado y conservación de alimentos, utilizando dos

números separados por un signo de multiplicación; el primer numero nos indica el

diámetro del envase, el segundo número indica la altura del contenedor. Cada número

esta formado por tres dígitos, el primero nos indica las unidades enteras de la

dimensión, expresadas siempre son pulgadas y los siguientes dos dígitos nos indican

la parte fraccionaria de esta dimensión, normalmente en dieciseisavos de pulgada. De


38

manera que si nos referimos a un envase 303X406 , estamos hablando de una lata de

33/16 pulgadas de diámetro y 46/16 pulgadas de altura.

En la siguiente tabla enlistaremos la clasificación y medidas de las latas de

uso mas común en la industria alimentaria.32

TABLA1 CLASIFICACIÓN MAS COMERCIALES DE LATAS

CLASIFICACION MEDIDA EN mm CAPACIDAD EN

ONZAS DE AGUA

PRINCIPALES USOS

202X204 54.0X57.2 14.7 ATUN, EMBUTIDOS

Y VEGETALES

202X214 54.0X73 14.7 ATUN, EMBUTIDOS

Y VEGETALES

211X109 68.3X39.7 14.7 BEBIDAS

CARBONATADAS

211X212 68.3X69.9 17.8 BOTANAS,

CONFITERIA,

POLVOS

211X304 68.3X82.6 20.6 BOTANAS

211X400 68.3X101.6 25.8 ATUN, SARDINAS

300X109 76.2X39.7 25.8 VEGETALES Y

HORTALIZAS

300X400 76.2X101.6 29.8 VEGETALES Y

HORTALIZAS


39

300X407 76.2X112.7 26.79 PRODUCTOS

CÁRNICOS

301X106 77.8X34.9 51.7 PRODUCTOS CÁRNICOS


303X406 81X111.1 74.3 PRODUCTOS CÁRNICOS


307X113 87.3X46 14.7 PRODUCTOS CÁRNICOS













603X812 157.2X222 138.3 PRODUCTOS CÁRNICOS

40

FIGURA 3 GANCHO DEL CUERPO Manzano Ana, EVALUACIÓN DEL CIERRE HERMÉTICO EN ENLATADOS; Instituto Tecnológico de Acapulco, 1992 México, 70 Paginas.

Una vez familiarizados con la terminología y características de los envases

metálicos, procederemos a explicar la manera en que se realiza el cierre hermético de

estos. Como se puede apreciar en la figura 4, las partes que componen a un cierre

hermético son:33

FIGURA 4 ELEMENTOS DEL DOBLE CIERRE Manzano Ana, EVALUACIÓN DEL CIERRE HERMÉTICO EN ENLATADOS; Instituto Tecnológico de Acapulco, 1992 México, 70 Paginas.


41

TABLA 2 ELEMENTOS DEL DOBLE CIERRE Manzano Ana, EVALUACIÓN DEL CIERRE HERMÉTICO EN ENLATADOS; Instituto Tecnológico de Acapulco, 1992 México, 70 Paginas.

a) Cumbre del cierre h) Radio del gancho del

fondo

b) Radio de la pared del cierre i) Cuerpo

c) Radio del gancho del

cuerpo

j) Radio de la pared de la

cubeta

d) Goma de cierre k) Pared de la cubeta

e) Pared de cierre l) Labio del mandril

f) Gancho del cuerpo m) Radio del ala

g) Gancho del fondo34

La colocación de la tapa en el recipiente (Figura 5), puede ser manual en

procesos a baja escala o automática, utilizada en procesos de alto volumen de

producción, y requiere tres operaciones.

Primera Operación:

Primera operación o de formación de ganchos de cierre. Esta operación es

realizada por una carretilla que tiene como función principal el enrollar el ala de la

tapa o fondo alrededor del gancho del cuerpo.

Como se indicó previamente, en esta parte del proceso se forma el gancho del

cuerpo, el cual, al mismo tiempo, se va enrollando con el ala de la tapa. Para

conseguir una correcta formación de estos ganchos es necesario regular con mucha 34 Manzano Ana, EVALUACIÓN DEL CIERRE HERMÉTICO EN ENLATADOS; Instituto Tecnológico de Acapulco, 1992 México, 70 Paginas.

42

precisión la compresión que realiza el mandril contra la tapa y el cuerpo de la lata, así

como, la fuerza del resorte del plato, estos ajustes dependerán básicamente del

tamaño de la lata y la masa de producto contenida dentro del envase.

El cierre debe ser curvo en el fondo y estar en contacto con el cuerpo de la lata. Sin

embargo debido a los dobleces de la lámina del cierre en la soldadura del cuerpo de la lata,

el cierre de primera operación deberá estar un poco mas apretado en éste punto y la base

debe estar ligeramente aplanada.

Si en este cierre el gancho está muy apretado, la base quedará ligeramente

aplanada en toda su extensión, si está demasiado suelto, el gancho de la tapa no hará

contacto con el cuerpo de la lata y por lo tanto no se logra el cierre de la misma. Es

importante tener una buena primera operación de cierre, ya que es imposible lograr

un buen acabado de cierre si esta primera operación no es realizada en forma precisa

y correcta.

Segunda Operación.

Segunda operación o planchado. Este proceso es llevado a cabo por una

carretilla o mandril y su principal objetivo el lograr la hermeticidad del cierre dándole

la compresión necesaria al cierre ya formado.

En esta operación, la carretilla o mandril realiza progresivamente la

operación de apriete y planchado del cierre obtenido en la primera operación

proporcionando al cierre una alta resistencia mecánica.

La hermeticidad se consigue con la ayuda de la goma de cierre que ocupa el

espacio comprendido entre el gancho del cuerpo y el gancho de la tapa. El volumen,

tipo y peso de esta goma de cierre cambia notablemente con el diámetro del envase y

su composición varía considerando las características fisicoquímicas del alimento a

43

procesar, ya que, puede generarse contaminaciones que alteren la calidad e inocuidad

del mismo o bien alterar las características químicas de esta goma o resina

dificultando conseguir la hermeticidad indispensable. En la actualidad se utiliza de

base para este fin una resina epóxica, con diferentes aditivos, en función de las

características físicas y químicas del alimento envasado. 35

El rodillo de la segunda operación aplana el cierre y oprime los dobleces

firmemente de manera que el compuesto sellante rellene las partes del cierre para

garantizar la hermeticidad del envase.

Una presión excesiva no produce un cierre bueno, mas aun puede producir un

cierre defectuoso. Si el rodillo de segunda operación ejerce demasiada presión sobre

el metal, esta presión puede causar que resbalen los ganchos entre sí, lo que se conoce

comúnmente como "Desenganchamiento".36

35 Manzano Ana, EVALUACIÓN DEL CIERRE HERMÉTICO EN ENLATADOS; Instituto Tecnológico de Acapulco, 1992 México, 70 Paginas. 36 Manzano Ana, EVALUACIÓN DEL CIERRE HERMÉTICO EN ENLATADOS; Instituto Tecnológico de Acapulco, 1992 México, 70 Paginas.

44

.

Figura 5 PRIMERA Y SEGUNDA OPERACIÓN DE CERRADO Manzano Ana, EVALUACIÓN DEL CIERRE HERMÉTICO EN ENLATADOS; Instituto Tecnológico de Acapulco, 1992 México, 70 Paginas.

Compresión:

El envase se sitúa sobre un plato regulable de la engargoladora, que puede

desplazarse verticalmente de acuerdo a la altura del propio envase, para permitir que

el mandril de cierre realice adecuadamente la operación de cierre de la lata. La

compresión se realiza por medio de un resorte y su función principal es evitar el

movimiento del envase respecto al mandril de cierre, permitiendo la formación

progresiva de la pestaña del cuerpo y ala de la tapa en el cierre37


45

FIGURA 6 FORMACIÓN DEL CIERRE HERMÉTICO Manzano Ana, EVALUACIÓN DEL CIERRE HERMÉTICO EN ENLATADOS; Instituto Tecnológico de Acapulco, 1992 México, 70 Paginas.

REQUERIMIENTOS DE UN BUEN CIERRE

Un buen cierre debe reunir las siguientes características:

- Apretado correcto: El cierre debe tener un torque tal, que asegure que la

resina epóxica de cierre, al comprimirse el metal se distribuya uniformemente entre

los ganchos; por la naturaleza del material del envase, en esta operación es inevitable

que se formen arrugas sobre el gancho de la tapa durante la primera operación,

desapareciendo durante la segunda operación debido al incremento de torque del

mandril.

Matemáticamente podemos corroborar que se llegó a un apretado correcto

determinando el espacio libre del cierre el cual, el cual se calcula con la siguiente

fórmula:38

38 Food and Drug Administration, PRINCIPIES OF THERMAL PROCESSING; FDA,2005,USA, 65 Paginas.

46

Figura 7 MEDICION DEL ESPACIO LIBRE Manzano Ana, EVALUACIÓN DEL CIERRE HERMÉTICO EN ENLATADOS; Instituto Tecnológico de Acapulco, 1992 México, 70 Paginas.

Debiendo obtener valores inferiores a 0.01 pulgadas para garantizar que el

torque de apretado es el correcto.

El gancho del cuerpo debe estar correctamente envuelto en la resina.

La longitud del gancho del cuerpo en relación con la longitud interna del

cierre, debe ser lo suficiente para asegurar que está impregnado por la goma de

cierre.

TRASLAPE: Es la distancia entre los extremos de los ganchos comprimidos

entre sí, (gancho del cuerpo y gancho de la tapa) generando de esta manera la

hermeticidad del sellado por lo cual la evaluación del % de traslape resulta un

47

instrumento de control de proceso indispensable para garantizar la seguridad del

producto, su cálculo es de la siguiente manera:

( 9 ) a= (longitud del gancho de la tapa / longitud del gancho del

cuerpo)*10039

PRINCIPALES DEFECTOS DEL CIERRE:

Picos: Esta es una irregularidad del engargolado se presenta en forma de "V"

abajo del cierre normal. Si se detecta este defecto o irregularidad durante la

inspección del doble cierre, se debe investigar la causa y proceder a la corrección

necesaria.

FIGURA 8 PICOS EN CIERREMANZANO ANA, EVALUACION DE CIERRE HERMETICO EN ENLATADOS

39 Food and Drug Administration, PRINCIPIES OF THERMAL PROCESSING; FDA,2005,USA, 65 Paginas

48

Rebaba: Se presenta cuando el cierre tiene un borde afilado alrededor del

envase en la parte superior interna del borde de la tapa, e indica que ha sido forzado

por la parte superior de la pestaña del "Shuck". 40

Labios: Se denomina así a la malformación lisa de la parte baja del fondo del

cierre normal. 41

Cierre incompleto: Se dice que existe cuando la segunda operación de cierre

no ha sido exitosa en su proceso y resulta que el espesor del cierre en los dos lados

del traslape es mayor que en el resto del cierre.

Desnivel en las tapas: Ocurre cuando la tapa y el cuerpo no han sido

adecuadamente alineados en la cerradora doble y por lo tanto el cierre está

completamente suelto en alguna parte alrededor del envase. 42

40 Food and Drug Administration, PRINCIPIES OF THERMAL PROCESSING; FDA,2005,USA, 65 Paginas 41 Food and Drug Administration, PRINCIPIES OF THERMAL PROCESSING; FDA,2005,USA, 65 Paginas 42 Food and Drug Administration, PRINCIPIES OF THERMAL PROCESSING; FDA,2005,USA, 65 Paginas

49

FIGURA 10 DEFECTOS CAUSADOS POR DESNIVEL EN TAPAS Manzano Ana, EVALUACIÓN DEL CIERRE HERMÉTICO EN ENLATADOS; Instituto Tecnológico de Acapulco, 1992 México, 70 Paginas.

50

Fallas comunes que se pueden encontrar en el Doble Cierre y sus

Soluciones.

Las fallas mas comunes que se presentan en el doble cierre son:

Gancho de tapa corto:

Causas:

Profundidad o exceso de metal usado en la profundidad, limita la cantidad de

metal disponible para el gancho de tapa.

Material de cierre insuficiente producido por el corte muy pequeño del

diámetro del borde de la tapa.

Soluciones:

Ajuste de los rodillos de la primera operación del cierre flojo.

Ajuste de los rodillos de la segunda operación floja.

Rechazar lotes de tapas con el defecto

2. Gancho de tapa largo

Causas:

Rodillos de la primera operación del cierre muy apretados

Material de cierre excesivo producido por el corte muy grande del diámetro

del borde de la tapa. 43

Soluciones:

Ajuste de los rodillos de la primera operación del cierre.

Rechazar lotes de tapas con el defecto.


51

Cada elemento que conforma el doble cierre deben cumplir con las

especificaciones correspondientes, ya que de no ser así, es cuando se observan las

mencionadas fallas.44

FIGURA 11 DEFECTOS DEL DOBLE CIERRE Manzano Ana, EVALUACIÓN DEL CIERRE HERMÉTICO EN ENLATADOS; Instituto Tecnológico de Acapulco, 1992 México, 70 Paginas.


52

Pestaña desenganchada:

FIGURA 12 PESTAÑA DESENGANCHADA Manzano Ana, EVALUACIÓN DEL CIERRE HERMÉTICO EN ENLATADOS; Instituto Tecnológico de Acapulco, 1992 México, 70 Paginas.

53

MEDICIONES DE LOS PRINCIPALES PARÁMETROS DEL

DOBLECIERRE

Medida de la profundidad de la cubeta:

La profundidad de la cubeta se mide desde la parte superior del cierre, hasta

la base del radio de la pared de la cubeta en la tapa del fondo.

Esta profundidad de la cubeta varía según los tipos de envase, no debiendo

ser en ningún caso inferior a la altura de cierre.45

La profundidad de cubeta se debe comprobar por medio de un calibrador

(galga) apropiado; un ejemplo de estos aditamentos lo podemos ver en las siguientes

figuras:

FIGURA13 PESTAÑA DESENGANCHADA Manzano Ana, EVALUACIÓN DEL CIERRE HERMÉTICO EN ENLATADOS; Instituto Tecnológico de Acapulco, 1992 México, 70 Paginas.


54

Longitud de cierre: Esta medición se debe hacer en dos posiciones ubicadas a

180°, esto es en los lados opuestos de la tapa, utilizando un micrómetro de tornillo. 46.

FIGURA 14 MEDICION DE LA PROFUNDIDAD DE LA CUBETA Manzano Ana, EVALUACIÓN DEL CIERRE HERMÉTICO EN ENLATADOS; Instituto Tecnológico de Acapulco, 1992 México, 70 Paginas.

Caída en la unión:

Para realizar esta medición se utiliza el tornillo micrométrico,

tomando la lectura en el punto de máxima caída; esta dimensión en ningún caso podrá


55

exceder el 20% de la longitud media del cierre, debiendo realizarse como se muestra

en la figura siguiente:

FIGURA 15 MEDICION DE LA LONGITUD DE CIERRE Manzano Ana, EVALUACIÓN DEL CIERRE HERMÉTICO EN ENLATADOS; Instituto Tecnológico de Acapulco, 1992 México, 70 Paginas.

56

Espesor del doble cierre: Es la dimensión formada por los dos espesores del

material con que está hecho el cuerpo del envase, más los tres espesores de la tapa del

fondo.47

FIGURA 16 MEDIDA DEL ESPESOR DE DOBLE CIERRE Manzano Ana, EVALUACIÓN DEL CIERRE HERMÉTICO EN ENLATADOS; Instituto Tecnológico de Acapulco, 1992 México, 70 Paginas.

o Como se puede apreciar, al realizar las mediciones y cálculos

anteriores, se puede evaluar la calidad de el cierre hermético; la

frecuencia con la que se debe realizar el muestreo de estas mediciones

para verificar la corrección durante el proceso productivo, dependerá

de los siguientes factores:

o Cantidad de latas en un lote de producción.

o Tipo de producto.

o Estabilidad del proceso48


57

CANTIDAD DE LATAS EN UN LOTE DE PRODUCCION:

La cantidad de latas que deben de ser tomadas como muestra está en relación

directa con el número de latas que se produjeron en el lote, utilizando las técnicas

estadísticas adecuadas para este fin. Una de las técnicas mas comunes es utilizar los

criterios que marcan los estándares del ejército americano ( Tablas de Militar

Estándar 105D for Quality); esta metodología nace durante la segunda guerra mundial

y han tenido una evolución histórica hasta ser la norma de muestreo por atributos que

ocupan el ejército y la armada norteamericana desde 1950, siendo adoptada por la

Internacional Organization for Standarization (ISO) en 1973.

Esta técnica requiere que determinemos el nivel de aceptación de calidad

(AQL) evaluado en base a atributos del producto, teniendo tres niveles de muestreo:

normal, estricto y cerrado. Al determinar este nivel y con los datos de la cantidad de

latas producidas, la tabla nos indica la cantidad mínima de latas a tomar como

muestra para que esta inspección resulte estadísticamente representativa; también la

tabla nos indica la cantidad máxima de defectos que podemos encontrar durante el

muestreo, y que hacer en caso de encontrar mayor cantidad de defectos a la

48 Duncan, Control de Calidad y Estadística Industrial; Grupo Editorial Alfaomega, 1996,México, 1084 Paginas.

58

estipulada. Estas tablas se basan en una distribución estadística tipo curva normal o

de Poison manejándose diferentes curvas para los diferentes AQL. 49

TIPO DE PRODUCTO.

Normalmente el tipo de producto nos indica la frecuencia y severidad del

muestreo a que debe sujetarse. Si nuestro producto es rico en proteínas ( productos

cárnicos, lácteos o derivados), la frecuencia de muestreo deberá ser mayor que si se

tratara de productos vegetales de alta acidez, pero de manera general podemos decir

que en lotes de mas de 10,000 latas se deberán tener al menos dos muestreos, uno al

iniciar proceso, para garantizar la hermeticidad del cierre, uno al finalizar para

corroborar la estabilidad de los parámetros de inicio del proceso. Estos muestreos se

deben realizar en cada cambio de formato o tamaño de lata o cuando la máquina

engargoladora sufre algún ajuste dentro de su operación. 50

ESTABILIDAD DE PROCESO.

La estabilidad de los procesos la podemos evaluar con datos histórico

estadísticos y técnicas de control estadístico de los mismos, debiendo evaluar las 49 Duncan, Control de Calidad y Estadística Industrial; Grupo Editorial Alfaomega, 1996,México, 1084 Paginas. 50 Duncan, Control de Calidad y Estadística Industrial; Grupo Editorial Alfaomega, 1996,México, 1084 Paginas.

59

desviaciones máxima y mínima y su frecuencia, con lo cual podemos determinar su

estabilidad. En un proceso estable se requieren menos muestreos que en un proceso

con alta varianza. Para realizar esto debemos recurrir a los diagramas de control y

muestreo de producto en proceso y utilizar herramientas estadísticas avanzadas como

diagramas X, o diagramas R.

Los diagramas X muestran las variaciones en los promedios de las muestras,

en el que se cuenta con una línea central y un límite superior e inferior de control

(UCL y LCL); en estos diagramas, nuestros datos deben de caer siempre lo mas

cercano a la línea central y en ningún caso deberán de salir de los límites superiores e

inferiores, para poder decir que nuestro proceso está bajo control.

Los diagramas R muestran variaciones en las amplitudes o �rangos� de las

muestras. Como en el caso anterior, este tipo de gráficas, también cuenta con una

línea central y dos límites de control (superior e inferior); debiendo quedar siempre

nuestras mediciones de cierre hermético dentro de los límites de control y lo mas

cercano posible a la línea central de proceso, para poder afirmar que estadísticamente

nuestro proceso se encuentra bajo control.51

Como ejemplo de los diagramas anteriores tenemos:

51 Duncan, Control de Calidad y Estadística Industrial; Grupo Editorial Alfaomega, 1996,México, 1084 Paginas.

60

DIAGRAMA DE X DEL % DE TRASLAPE DE LATAS 303 EN

OPERACIÓN ENGARGOLADORA 2

FIGURA 17 DIAGRAMA X Duncan, Control de Calidad y Estadística Industrial; Grupo Editorial Alfaomega, 1996,México, 1084 Paginas.

PRO

MED

IO D

E % D

E TRA

SLAPE

NUMERO DEL GRUPO DE MUESTRA

UCL

LCL

92

93

94

95

96

97

98

61

DIAGRAMA R DE MEDIDA DE BASTON DEL CUERPO EN

OPERACIÓN LATAS 304 ENGARGOLADORA 2

FIGURA 18 DIAGRAMA DE RANGOS Duncan, Control de Calidad y Estadística Industrial; Grupo Editorial Alfaomega, 1996,México, 1084 Paginas.

LON

GITU

D D

E BA

STON

DEL C

UER

PO PU

LGA

DA

S

NUMERO DEL GRUPO DE MUESTRA

UCL

LCL

.009

.010

.011

.012

.013

.014

.015

62

CONCLUSIONES

o El aprendizaje de cuestiones tecnológicas exige siempre una serie de

conocimientos básicos, sin los cuales el poder aplicar correctamente esta

tecnología representa un alto riesgo para la salud humana.

o El uso de este manual por parte de los alumnos facilitará el aprendizaje de

las cuestiones tecnológicas inherentes al envasado de productos alimenticios

en condiciones herméticas y con vacío para su conservación, ya que contiene

los principios fundamentales de esta tecnología organizados de una manera

secuencial y lógica que permite a quien lo utilice en forma adecuada, dar

pasos firmes y bien fundamentados para poder comprender y controlar las

variables que intervienen en la evaluación de procesos térmicos.

o La incorporación de herramientas electrónicas de cálculo en este manual,

facilita al estudiante el poder resolver de una manera más expedita el cálculo

de las condiciones de proceso térmico de los alimentos.

o La selección de la técnica de Ball para la evaluación de procesos térmicos se

realizó en base a la actualización continua que tiene esta metodología de

cálculo, incluyendo el programa de cómputo utilizado en el presente manual.

o En lo referente a la evaluación del cierre hermético, este manual guía de una

manera didáctica al estudiante en la comprensión y medición de los diversos

parámetros que afectan el cierre hermético de los envases, dando una

explicación detallada de las características más importantes de los envases y

su uso comercial, para los diferentes procesos de alimentos.

63

o Se anexan al final herramientas de control estadístico de proceso para

complementar la formación del estudiante, no solo en el ámbito de la

determinación de las condiciones de proceso, si no también, en el análisis de

los diversos puntos críticos de control durante el enlatado y en la evaluación

estadística para garantizar resultados óptimos en el control del proceso.

o Una vez desarrolladas las habilidades para la evaluación térmica de

procesos, es importante la actualización continua del profesional, debido a la

evolución de la tecnología y los consecuentes cambios en los parámetros de

evaluación. Para lograr esto se recomienda al estudiante visitar la páginas de

Internet de la Asociación de Enlatadores Americanos

www.americancannersasoc.com y la página de Internet de la Federal Drug

Administration www.fda.gov.

64

BIBLIOGRAFÍA

# FOOD CANNERS ASSOCIATION, LABORATORY MANUAL FOR FOOD CANNERS AND

PROCESSORS; AVI PUBLISHING CO, U.S.A. 1968 1650 PAG.

# U.S. FOOD AND DRUG ADMINISTRATION, LOW ACID CANNED FOODS; OFFICE OF

REGULATORY AFFAIRS , U.S.A. 2001, 35 PAG.

# U.S.A. FOOD AND DRUG ADMINISTRATION, BACTERIOLOGICAL ANALYTICAL

MANUAL ON LINE; CENTER OF FOOD SAFETY AND APPLIED NUTRITION, USA, JAN.

2001, 40 PAG.

# STUMBO ET AL, THERMOBACTERIOLOGY IN FOOD PROCESSING; AVI PUBLISHING

CO. U.S.A, 1997, 486 PAG.

# KRUIFF PAUL, LOS CAZADORES DE MICROBIOS; MC GRAW HILL , U.S.A. 2001, 286

PAG.

# REES J.G. ,PROCESADO TERMICO DE ALIMENTOS; EDITORIAL ACRIBIA, ESPAÑA,

1997, 496 PAG.

# BRODY A.L. ENVASADO DE LOS ALIMENTOS EN ATMÓSFERAS CONTROLADAS,

MODIFICADAS Y A VACIO; ACRIBIA, ESPAÑA, 1998, 256 PAGINAS.

# MANZANO ANA , EVALUACION DEL CIERRE HERMETICO DE LOS ENLATADOS;

INSTITUTO TECNOLOGICO DE ACAPULCO, MEXICO, 1993, 70 PAGINAS.

# DUNCAN, CONTROL DE CALIDAD Y ESTADISTICA INDUSTRIAL; ALFAOMEGA,

MEXICO, 1996, 1084 PAGINAS.

# FOOTITT J.A. , ENLATADO DE PESCADO Y CARNE, MC GRAW HILL, ESPAÑA, 1988, 357

PAG.

# HERSOM A. C. , CONSERVAS ALIMENTICIAS: PROCESADO TERMICO Y

MICROBIOLOGÍA, ACRIBIA, ESPAÑA , 2000, 698 PAG.

65

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ESPAÑA PAG 17- 21.

# HERNANDEZ HECTOR, CALCULO DEL TIEMPO DE PROCESAMIENTO Y LETALIDAD

EN ALIMENTOS ENLATADOS; UNIVERSIDAD POLITECNICA DE VALENCIA,

ESPAÑA,2001, 12 PAGINAS.

66

INDICE ANALITICO

PAGINA

Appert Nicolas 3

Ball 22

Bibliografía 69

Cálculo de Curvas de Muerte Térmica 16

Cálculo de las condiciones de proceso térmico 21

Calentamiento de producto 21

Cierre ( Medición de Parámetros) 52

Cierre (Definición) 31

Cierre Hermético ( Evaluación) 31

Cierre Hermético (Primera y Segunda Operación de formación) 41

Cierre hermético (requerimientos de un buen cierre) 44

Clostridium Botulinum 12

Conclusiones 61

Control estadístico de Procesos 57

Control Estadístico de procesos ( Diagrama R ) 59

Control estadístico de procesos ( Diagrama X) 58

Datos Históricos del enlatado 2

Defectos del cierre 46

Enlatado de alimentos de baja acidez 10

Estabilidad de Proceso 56

Esterilidad Comercial 9

Evaluación del cierre hermético 31

Introducción 2

Justificación 7

Lata ( Tamaños de) 38

Lata (elaboración) 34

67

Lata (Tipos de) 33

Letalidad 23

Muestreo Estadistico ( Cantidad de latas) 56

Muestreo Estadístico ( Militar Estándar ) 56

Objetivos 8

Potencial Hidrógeno 12

Proceso Térmico ( Cálculo ) 21

Proceso Térmico de Alimentos 13

Proceso Térmico Programa de computo para el cálculo 26

Prueba de tiempo de Muerte Térmica 16

Resistencia Térmica de los Microorganismos 15

Traslape 45

Valor D 17

Valor Z 17

INDICE DE FIGURAS Y TABLAS

FIGURA 1 ELEMENTOS DE UNA LATA 33

FIGURA 2 CIERRE DE LOS ENVASES DE TRES PIEZAS 34

TABLA 1 TIPOS DE LATAS MAS COMERCIALES 38

FIGURA 3 GANCHO DEL CUERPO 40

FIGURA 4 PARTES DE UN CIERRE HERMÉTICO 40

FIGURA 5 PRIMERA Y SEGUNDA OPERACIÓN DE CEDRRADO 44

FIGURA 6 FORMACION DEL CIERRE HERMÉTICO 45

FIGURA 7 DETERMINACIÓN DE ESPACIO LIBRE 46

FIGURA 8 PICOS 47

FIGURA 9 LABIOS Y FALSO CIERRE 48

FIGURA 10 DEFECTOS POR DESNIVEL EN TAPAS49

FIGURA 11 DEFECTOS DEL DOBLE CIERRE 51

FIGURA 12 PESTAÑA DESENGANCHADA 52

FIGURA 13 PICO EN EL MONTAJE 53

FIGURA 14 MEDICION DE LA PROFUNDIDAD DE LA CUBETA 54

FIGURA 15 MEDICION DE LA LONGITUD DE CIERRE 55

68

FIGURA 16 CAIDA DE LA UNION 56

FIGURA 17 DIAGRAMA X 60

FIGURA 18 DIAGRAMA R 61

MANUAL PARA EVALUACION DE PROCESOS TÉRMICOS DE PRODUCTOS EN

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