Pasteurización del Zumo de Uva

La pasteurización es el tratamiento de calor para eliminar micro organismos presentes y para garantizar la vida de estantería deseada para la bebida. El proceso de pasteurización cuidadosamente diseñado salvaguarda los sabores y nutrientes en el producto.

Antecedentes

Se entiende por zumo o jugo de fruta, el obtenido a partir de frutas por procedimientos mecánicos, susceptible de fermentación pero sin fermentar, que posea el color, el aroma y el sabor característicos de los zumos de las frutas de que proviene. En el caso de los cítricos, el zumos de frutas proviene del endocarpio no obstante, el zumos de lima podrá obtenerse a partir del fruto entero conforme a las buenas prácticas de fabricación que deben permitir reducir al mínimo la presencia en el zumo de constituyentes de las partes exteriores del fruto.

Uva

La uva o grano de uva es el nombre que recibe el fruto que crece formando racimos de la vid común o vid europea. Pertenece al género Vitis de la familia de las Vitáceas, que incluye unas 600 especies de arbustos, por lo general trepadores y que producen frutos en baya, propios de países cálidos y tropicales. Dentro del género Vitis se incluyen unas 20 especies cultivadas por sus frutos y algunas por sus hojas que se consumen como cualquier verdura.

El zumo de uva, es un alimento que se consume por sus características nutricionales, ya que aporta energía y valiosos nutrientes. El zumo de uva tinta contiene una serie de vitaminas (la C es la más importante) y minerales como los flavonoides (quercetina, miricetina o antocianos) beneficiosos para la salud.

Los flavonoides son compuestos fenólicos habitualmente presentes en la mayoría de las frutas y verduras, como las manzanas, las cebollas o las bebidas obtenidas a base de plantas como el té. Existen miles de tipos

de flavonoides de origen vegetal y muchos de ellos tienen propiedades antioxidantes.

A continuación se muestra una tabla con el resumen de los principales nutrientes del zumo de uva así como una lista de enlaces a tablas que muestran los detalles de sus propiedades nutricionales del zumo de uva. En ellas se incluyen sus principales nutrientes así como la proporción de cada uno.

Tabla 1. Composición nutrimental del jugo de uva.

Zumo de UvaProteína 0.56gGrasa 0.08g

Carbohidratos 14.96gFibra 0.10g

Cenizas 0.29gAgua 84.12g

La cantidad de los nutrientes que se muestran en las tablas anteriores, corresponde a 100 gramos de esta bebida.

Viscosidad: 0.0094

Propiedades Térmicas del zumo

Temperatura de entrada producto 5/20 °C

Temperatura de salida producto 0/2, 15/25 ó 85/90 °C

Temperatura Pasteurización 85-130 °C Regulable

Tiempo de mantenimiento 0-10-20-30 segundos (modular)

Temperatura esterilización planta Superior a 140 °C

Conductividad térmica (k) ---- 0.556 w/m°C

Difusividad térmica (α) ---- 0.1316 X 106 m2/s

Densidad (ρ)--- 1062 kg/ m3

Calor específico (cp) --- 3.8110 KJ/Kg°C

a) Teniendo en consideración que generalmente, la conductividad térmica y el calor específico incrementan al aumentar el % de humedad.

b) La conductividad térmica y el calor específico incrementan con la temperatura específicamente en alientos entre 0 y 40°C.

c) La conductividad térmica incrementa al aumentar la densidad. También registra un incremento cuando aumenta la temperatura , al igual que el calor especifico

d) La difusividad térmica, registra un aumento con el incremento del contenido de humedad, excepto en alimentos porosos. También incrementa cuando la densidad decrece.

e) LA densidad tienen un pronunciado efecto sobre la conductividad térmica, los alimentos menos densos tienen bajas conductividades.

f) E calor específico aumenta con el contenido de humedad y decrece cuando aumenta la temperatura.

Basándonos en la relación de los siguientes artículos, podeos observar el comportamiento del zumo de uva, al ser pasteurizado.

Articulo 1

Viscosidad y densidad de jugo de uva (Isabella) para aplicaciones de procesos

Viscosity and density of grape juice (Isabella) for process applications

 María M. Brousse*1, María A. Martos**1, Nancy Cruz***1

Articulo 2

Listeria monocytogenes en jugos de frutas frescas como vehículos de transmisión de listeriosis humana

Juan A. Barón Figueroa1; Milciades Chávez Castillo2; Elmo A. Sauceda Amaya3

A continuación se muestra el diagrama de bloques general, para la obtención del zumo de uva.

Diagrama de Bloques

Recepción

Lavado

Extracción

Calentamiento

Decantación

Tamizado

Clarificación/Tratamiento enzimático

Desaireación

Filtración

Pasterización

Enfriamiento

T°: 85°Ct’:20 minutos

T°: 50°C

T°: 10°C

Malla: 5-9mm

T°: 35°C

Descripción del los pasos del diagramada de procesos

a) Recepción

Consiste en recibir del proveedor la materia prima requerida, de acuerdo a las especificaciones entregadas de antemano por la empresa. El hecho de recibir implica la aceptación de lo entregado, es decir, la aceptación de que la condición del material está de acuerdo con las exigencias de la empresa y su proceso. Esta operación implica el compromiso de un pago por lo recibido y debe tenerse el cuidado de especificar claramente si lo que cumple con los requisitos es el todo o parte del lote que se recibe, en orden de fijar el monto a pagar por el mismo.

b) Limpieza/lavado de la materia prima

Para establecer correctamente los parámetros de funcionamiento de un sistema de lavado, hay que establecer un balance entre los costes ocasionados por las pérdidas de material, el trabajo y otros gastos del proceso, y la necesidad de producir un alimento de buena calidad. De este modo los estándares "aceptables" de limpieza de las materias primas deberán especificarse para cada uso en particular, teniendo en cuenta el grado en que la contaminación de la materia prima se reflejará en el producto final. Con algunas materias primas es posible realizar limpiezas en seco previas a las limpiezas en húmedo, en las cuales se eliminen las tierras, restos vegetales, materia prima no adecuada, etc. Estos sistemas producen residuos sólidos cuya gestión es más sencilla que los vertidos procedentes de las limpiezas en húmedo.

c) Extracción

Almacenamiento /envasado T°: 25°C

Para la obtención de jugos y concentrados se utilizan gran variedad de sistemas y equipos, a menudo adaptados muy específicamente a la materia prima a procesar. Esta operación puede ser compleja en cuyo caso existe una operación de extracción y otra de tamizado del zumo (caso de los cítricos) o básica, en cuyo caso la extracción y el tamizado se realizan en la misma operación (prensado o centrifugación). Los sistemas de extracción están muy íntimamente ligados a la naturaleza de la materia prima.

d) Decantación

Esta operación se realiza en aquellos zumos que habitualmente se consumen con un acabado final transparente (uva). Se basa en una precipitación y eliminación de sustancias disueltas que con el tiempo pueden conferir un aspecto no transparente en el jugo. En el caso de la uva, hay que eliminar el bitartrato potásico en sobresaturación para evitar la formación de pequeños cristales. En esta operación se pueden producir cantidades apreciables de residuos y fangos.

e) Clarificación-filtración

La clarificación consiste en la eliminación de todas las materias pécticas, proteicas y gomosas que se encuentran en los zumos y pueden dificultar la filtración. En esta operación la producción de residuos sólidos no es significativa. Esta clarificación se puede realizar mediante centrifugación o filtrado. Posteriormente, en algunos zumos como el de uva y manzana, se realiza una operación de filtración para mejorar su aspecto. Esta operación no se realiza en la elaboración de zumos de naranja, tomate o piña. Se pueden utilizar diferentes técnicas como el filtro prensa o los filtros rotativos a vacío. La clarificación y filtración se puede realizar simultáneamente utilizando técnicas de membrana.

f) Desaireación

Esta operación se realiza en los zumos y concentrados de cítricos y tomate para mejorar el aroma y color del producto, disminuir la espumación durante el enlatado de jugos y reducir la separación de sólidos en suspensión. La operación se basa en la eliminación del oxígeno, y otros gases como el CO2 disueltos en el jugo, mediante la aplicación de vacío. En esta operación se producen consumos de energía

que no son significativos.

g) Pasterización

El método general de conservación de zumos y concentrados es la pasterización, que consiste en el calentamiento del zumo a temperaturas entre 60 y 100ºC durante un tiempo variable. Se puede utilizar en casi todos los zumos debido a que su mayoría tienen un pH relativamente bajo. La pasterización se puede realizar sobre el zumo antes de envasar o sobre los envases cerrados conteniendo el zumo.

La pasterización rápida del zumo una vez desaireado consiste en elevar su temperatura a 82-90ºC durante 5 a 10 segundos. Posteriormente se enfría a la temperatura adecuada para su llenado en envases esterilizados. Cuando el llenado es aséptico, se realiza una esterilización (eliminación casi total de gérmenes) que supone un mayor calentamiento del producto o del envase. En algunas ocasiones, la microfiltración puede ser utilizada como una técnica de “pasterización” en frío.

h) Enfriamiento

La fase de enfriamiento posterior, para evitar los procesos de sobre cocción y aceleración

de la descomposición de la materia prima, se puede realizar en equipos independientes del escaldado o en la fase final de estos equipos. El enfriado puede realizarse con agua o con aire. El sistema a utilizar viene determinado tanto por el tipo de materia prima como por las técnicas de recirculación de agua o aprovechamiento de energía que se quieran implantar en la operación de escaldado en friado.

En base al primer artículo señalaremos los cambios principales en la pasteurización del zumo de uva.

Viscosidad y densidad de jugo de uva (Isabella) para aplicaciones de procesos

Obteniendo como resultados.

La densidad y la viscosidad de jugo de uva se midieron a cuatro temperaturas en un rango entre 303 a 333 °K y cinco concentraciones entre 2 y 12,5 °Brix. La viscosidad fue determinada mediante un viscosímetro capilar tipo Ostwald. La densidad fue determinada por picnometría. La densidad y la viscosidad disminuyeron cuando se incrementó la temperatura y con la disminución de la concentración, para el rango de temperatura y concentración estudiado. La temperatura no influyó significativamente (p > 0,05) sobre la densidad, sin embargo existen diferencias estadísticamente significativas (p < 0,05) con la concentración. La temperatura y la concentración influyen significativamente (p < 0,05) sobre la viscosidad. La densidad del jugo varió linealmente con la concentración (r2 = 0,99). El valor de la viscosidad se correlacionó con la temperatura y la concentración mediante modelos usuales. La Energía de Activación varió entre 6,2 a 7,99 kJ/mol.

Densidad como una función de la concentración y la temperatura

Los datos experimentales obtenidos para la densidad del jugo de uva a las diferentes concentraciones y temperaturas, se muestran en la Tabla

1.

Viscosidad como una función de la concentración y la temperatura

Los datos experimentales obtenidos para la viscosidad del jugo de uva a las diferentes concentraciones y temperaturas, se muestran en la Tabla 2.

Efecto de la temperatura sobre la viscosidad y Energía de activación en función de la concentración

La viscosidad del jugo de uva de la variedad Isabelle disminuyó con la temperatura. La energía de activación aumenta con el aumento de la concentración. En la Tabla 3 se presentan los valores estimados de Ea y del Ln η∞ a partir de la Ecuación 2 para cada concentración y se presentan los valores de R2 y los errores del ajuste al modelo.

Finalmente.

Un ANOVA aplicado sobre los valores dados por el modelo de la Energía de activación en función de la concentración indica que existen diferencias significativas (p < 0,05) dentro del rango de estudio.

La variación de la energía de activación en función de la concentración se ajustó por los modelos dados por las ecuaciones 3 a 6 (ver anexos 1) dando un buen ajuste en todos los casos, según los R2 y los valores de los errores dados en la Tabla 4.

Conclusiones.

En este articulo, se concluye que la densidad depende de la concentración, y la viscosidad es función de la concentración y de la temperatura. Estas propiedades físicas disminuyeron con un aumento de la temperatura, dentro del rango de estudio y la viscosidad aumenta con un aumento de °Brix.Teniendo en consideración que la obtención que la Ecuación de regresión lineal se expresa para la variación de la densidad con la temperatura. Finalmente la energía de activación varió de 6,92 a 7,99 kJ/mol para una variación de 2 a 12.5 °Brix. Se ajustó a modelos

matemáticos la variación de la viscosidad en función de temperatura y

concentración y se presentan tres ecuaciones de ajuste.

En base al SEGUNDO artículo señalaremos los cambios principales en un microorganismo específico a someterlo a una

pasteurización del zumo de uva.

Listeria monocytogenes en jugos de frutas frescas como vehículos de transmisión de listeriosis humana

Se determinó la presencia de Listeria monocytogenes en los jugos de frutas frescas, como vehículos de transmisión de listeriosis humana, en la ciudad de Trujillo, Perú. Se evaluaron 360 muestras de jugos de “fresa”, “piña”, “papaya”, “manzana”, “naranja” y “toronja”, usando la Norma Técnica Peruana NTP ISO 2859-1:2009 y para evaluar los factores de riesgo de contaminación, se realizó una encuesta a través de la ficha de vigilancia sanitaria del Ministerio de Salud, a cada uno de los comercializadores de jugos de frutas frescas. El procesamiento, aislamiento e identificación de L. monocytogenes se realizó de acuerdo a la metodología descrita por el Bacteriological Analytical Manual de la Food and Drug Administration (FDA). Se encontró a L. monocytogenes en el 4,4% de las muestras analizadas de las cuales, el 1,4% en fresa, 1,0% en papaya, 0,6% en piña, manzana y naranja y el 0,2% en toronja. Con respecto a los factores de riesgo de transmisión de listeriosis se determinó que el 52% de los puestos de venta expenden jugos en mal estado de conservación; los manipuladores de jugos en un 89% no aplican las buenas prácticas de manipulación, el 79% no cumplen con las reglas higiénicas personales y el 82% de los puestos de venta de jugos presentan condiciones higiénicas sanitarias no aceptables. Se concluye que L. monocytogenes está presente en los jugos de frutas frescas que se expenden en los mercados de la ciudad de Trujillo y que existen factores de riesgo que posibilitan que este tipo de alimentos actúen como vehículos de transmisión de la listeriosis humana. La muestra estuvo representada por 360 jugos, obtenidos en forma proporcional (60 de cada jugo de “fresa”, “piña”, “papaya”, “manzana”, “naranja” y “toronja”), en los mercados Central, Palermo, La Unión y La Hermelinda. El tamaño de la muestra se determinó aplicando la siguiente fórmula (Fuentelsaz, 2004: 7)

Al aplicar la fórmula se determinó que el número necesario de muestras, fue de 354; sin embargo al aplicar las proporcionalidades, se optó por trabajar con 360 muestras en total. Variables de estudio: Por ser un trabajo descriptivo, solo se identificó la variable independiente: Presencia de Listeria monocytogenes en jugos de frutas frescas (%). Se analizaron 360 muestras de jugos de frutas frescas de “fresa”, “piña”, “papaya”,

“manzana”, “naranja” y “toronja”, que se expenden en los mercados Central, Palermo, La Unión y La Hermelinda de Trujillo, aislándose Listeria monocytogenes en un 4,4% (Tabla 1) Anexo 2.

El centro de abastos donde se presentó con mayor porcentaje L. monocytogenes en jugos de frutas frescas, fue el mercado La Hermelinda con un 6,7%, seguido del mercado Palermo 4,4% y La Unión 4,4%, siendo el mercado Central con menor porcentaje 2,2%.

Por tipo de jugo, L. monocytogenes estuvo presente en 1,4% en los de fresa; 0,6% en los de piña, manzana y naranja; 1,0% en los de papaya; y 0,2% en los de toronja (Tabla 2)Anexo 2. Con respecto a los factores que contribuyen a la contaminación microbiológica de los jugos, de

frutas frescas, los cuales fueron estudiados de acuerdo a la ficha de vigilancia sanitaria del Ministerio de Salud del Perú (Resolución Ministerial N° 282-2003-SA/DM, 2003: 246775), se obtuvo que el 52% de los puestos de los mercados de la ciudad de Trujillo, expendían jugos de frutas frescas, en mal estado. Se aprecia que el 89% de los manipuladores de jugos de frutas frescas, no aplican las buenas prácticas de manipulación, como son almacenar las frutas a una altura mínima de 0,20m del piso, proteger los jugos preparados, no probar los jugos con los utensilios de preparación, usar agua segura (potable), lavar y desinfectar adecuadamente los equipos, utensilios, superficies y

secadores, etc. De manera similar el 79% de los vendedores de frutas no cumplen con las reglas higiénicas personales es decir presentan las manos sucias, con joyas, uñas largas, sucias y con esmalte; cabello sin recoger; con maquillaje facial; sin uniforme, y los que tienen uniforme, está sucio y es de color oscuro. Otros factores que contribuyen a la contaminación microbiológica de los jugos de las futas frescas, son las condiciones higiénicas sanitarias de los puestos donde se expenden estos productos, ya que el 82% de estos, son no aceptables lo que involucra que los puestos estén ubicados en una zona del mercado donde existe contaminación cruzada, los puestos se encuentren sucios y desordenados, los residuos sólidos se dispongan de manera inadecuada, exista la presencia de vectores, roedores u otros animales o signos de su presencia.

EQUIPOS PARA LA PASTEURIZACIÓN

a) PROCESO HTST

Este método es empleado en los líquidos a granel, como la leche, los zumos de fruta, cerveza, etc. Por regla general es el más conveniente, ya que expone al alimento a grandes temperaturas durante un periodo breve y además se necesita poco equipamiento industrial para realizar este proceso.

Existen dos métodos distintos bajo la categoría de pasteurización HTST:

• Proceso “batch”: una gran cantidad de leche se calienta en un recipiente estanco (autoclave). Es un método aplicado hoy en día, sobre todo por los pequeños productores debido a que es un proceso sencillo.

• Proceso de “flujo continuo”: el alimento se mantiene entre dos placas de metal, también denominadas intercambiador de calor de placas (PHE) o un intercambiador de calor de forma tubular. Este método es el más aplicado por las industrias alimenticias a una mayor escala, ya que el método permite realizar la pasteurización de grandes cantidades de alimento en poco tiempo.

Esta pasteurización se realiza se realiza en intercambiadores de calor de placas;

Los intercambiadores de calor de placas son ideales para aplicaciones en las que los fluidos tienen una viscosidad relativamente baja y no contienen partículas. Además son una elección ideal donde existe un

pequeño salto térmico entre la temperatura de salida del producto y la temperatura de entrada del servicio. Los intercambiadores de calor a placas consisten en delgadas planchas corrugadas, empaquetadas

(gásquet / desmontables con juntas) o bien soldadas con Cobre. Las placas son apretadas unas contra otras formando el paquete de placas dentro de un bastidor, en el que el flujo de producto se encuentra en canales alternos y el servicio entre los canales del producto.

b) PROCESO UHT

El fundamento de la ultra pasteurización (UHT: Ultra High Temperature), o temperatura ultra-alta, es la esterilización del alimento antes de empacar, es de flujo continuo y mantiene la leche a una temperatura superior más alta que la empleada en el proceso de HTST, y puede rondar los 138° C durante un periodo de al menos 2 o 5 segundos. Debido a este periodo de exposición, aunque breve, se produce, una mínima degradación del alimento. La leche cuando se etiqueta como “PASTEURIZADA” generalmente se ha tratado con el proceso HTST, mientras que para la leche etiquetada como “ULTRAPASTEURIZADA” o simplemente “UHT”, se debe entender que ha sido tratada por el método “UHT”. Empleando un pasteurizador de tubos.

MICROORGANISMOS FRECUENTES EN LOS ZUMOS

Dependiendo de su origen, los zumos contiene diversos microorganismos y es necesario reducir la concentración total de sus poblaciones mediante la pasteurización. De esta forma, se sabe que el zumo de manzana contiene Salmonella typhimurium, Cryptosporidium y Escherichia coli. En el zumo de naranja es habitual encontrar Bacillus cereus, Salmonella typhi y Salmonella Hartford. En algunos zumos de verduras, como el zumo de zanahoria, existe Clostridium botulinum (generalmente en los zumos poco ácidos).

EFECTOS DE LA PASTEURIZACION EN ZUMOS

Los zumos pueden sufrir alteraciones en el color de la bebida y tienden al marrón debido al deterioro enzimático de la polifenol oxidasa. Esto obedece en parte a la presencia de oxigeno en el liquido. Por ello, a los zumos y los néctares se les suele sacar el aire antes de comenzar el proceso de pasteurización. De la misma forma, la perdida de vitamina C y de caroteno se ve disminuida por la aireación previa.

ORGANISMOS AFECTADOS EN EL PROCESO

Entre los organismos cuyas poblaciones se pueden disminuir considerablemente con la pasteurización en la leche y otros líquidos son los siguientes:

• Brucella abortus • Campylobacter jejuni • Escherichia coli • Coxiella burnetti • Listeria monocytogenes • Mycobacterium tuberculosis • Mycobacterium bovis • Salmonella enterica serotypes • Streptococus pyogenes • Yersinia enterocolitica

PARAMETROS DE UNA BUENA PASTEURIZACION

Para saber si la pasteurización de un alimento ha sido correcta, se realizan pruebas como por ejemplo en el caso de la leche, se realiza una prueba para comprobar si un enzima, la fosfatasa alcalina, tiene actividad en el alimento o ha sido destruida. Como las fosfatasa alcalina tiene una resistencia similar pero algo superior a los microorganismos que interesan destruir en la leche y algunos zumos, se asume que si no hay actividad de fosfatasa alcalina en la leche, se habrán destruido los microorganismos que interesaban eliminar.

ACIDEZ DEL ALIMENTO; La acidez determina el grado de supervivencia de un organismo bacteriano. La principal clave para averiguar este parámetro es el PH; cabe decir que históricamente los alimentos se han

considerado ácidos o pocos ácidos. Hay que considerar que la mayoría de las bacterias toxicas como la Clostridium botulinum ya no están activas por debajo de un valor de 4,5 (es decir que un simple zumo de limos las desactiva). Los alimentos se pueden considerar como ácidos si están por debajo de este valor de PH (la mayoría de las frutas se encuentran en este rango, sobre todo los cítricos).