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¿En qué consisten el tratamiento térmico y sus procesos?

¿En qué consisten el tratamiento térmico y sus procesos?

El procesado térmico implica el calentamiento del alimento, bien en recipientes cerrados o haciéndole pasar por un intercambiador de calor, seguido del envasado que proceda. El tratamiento térmico puede llevarse a cabo de forma continua o discontinua. Como medio de calentamiento se utiliza vapor de agua saturado o bien agua caliente a sobrepresión. Los alimentos se calientan para inactivar los microorganismos patógenos y alterantes, así como las enzimas.

La transferencia de calor.

Para que se produzca transferencia de calor de una sustancia a otra, estas deben de tener temperaturas distintas. El calor fluye del producto más caliente hacia el más frío. El flujo de calor es siempre más rápido cuanto mayor es la diferencia de temperaturas.

Puede ser transmitido de las siguientes maneras:

  1. Por conducción. Implica una transferencia de energía térmica a través de cuerpos sólidos y de capas de líquido en reposo que están en contacto.
  2. Por convección. Se produce cuando partículas de alto contenido térmico se mezclan con partículas frías.
  3. Por radiación. Es la emisión de calor por un cuerpo que ha acumulado energía térmica.

Se utilizan dos principios diferentes para la transmisión del calor:

  1. Calentamiento directo. En el calentamiento directo el medio de calentamiento se mezcla con el producto.
  2. Calentamiento indirecto. En el calentamiento indirecto, el producto y el medio de calentamiento o de enfriamiento no entran en contacto directo.

Los intercambiadores de calor.

Para transferir calor por el método indirecto se utilizan los intercambiadores de calor. Es posible simplificar la transferencia térmica, representando el intercambiador de calor de forma simbólica como dos canales separados por una pared tubular.

Es interesante conseguir los más altos valores para este coeficiente, ajustando de la mejor forma las variables de las que depende:

  • Turbulencia del flujo. Cuanto mayor sea la turbulencia del flujo mayor será el coeficiente global de intercambio.
  • Forma, espesor y tipo de material de la pared de intercambio. La forma de la pared de intercambio define el tipo de intercambiador.
  • Presencia de depósitos en la pared de intercambio. La capa de producto depositada provoca una disminución de la conductividad térmica de la pared y con ella del coeficiente global del equipo.

Los tipos de intercambiadores de calor más utilizados en la industria alimentaria son:

  1. Intercambiador de calor tubular. Bajo este nombre se agrupan todos los cambiadores de calor en los que la superficie de intercambio está formada por tubos, cualquiera que sea su disposición.
  2. Intercambiadores de tubos coaxiales: están compuestos por una serie de parejas de tubos concéntricos unidos unos a otros por medio de codos.
  3. Intercambiadores multitubulares: están formados por un haz de tubos paralelos dispuestos dentro de una envolvente o calandria.
  4. Intercambiador de calor de superficie rascada. Son unos equipos especialmente diseñados para el trabajo con productos viscosos, pegajosos y grumosos.
  5. Intercambiador de calor de placas. Los intercambiadores de calor de placas son los más utilizados por las industrias alimentarias.

Las características constructivas permiten una cantidad casi infinita de disposiciones en la circulación de los fluidos. Los canales se pueden alimentar:

  • En paralelo. En paralelo tanto para el producto como para el fluido térmico, con lo que ambos fluidos solo recorren una placa.
  • En serie. En serie, tanto para el producto como para el fluido térmico, con lo que los dos fluidos recorren todas las placas.

Los parámetros térmicos del calor sobre los microorganismos:

  • Valor D. El efecto conservador de los tratamientos térmicos se debe a la desnaturalización de las proteínas, que destruye la actividad enzimática y metabólica de los microorganismos.
  • Valor Z. La destrucción de los microorganismos depende de la temperatura.
  • Valor F. Para controlar un proceso térmico, es necesario disponer de un criterio para evaluar la eficacia de cualquier tratamiento.
  • Valor Q10. El efecto esterilizante de un proceso de esterilización por calor se incrementa rápidamente conforme aumenta la temperatura.

La termización.

Es un tratamiento suave que se aplica para incrementar la calidad inicial de la leche cruda. Se utiliza cuando se sabe que no es posible utilizar inmediatamente la leche cruda en la elaboración de otros productos. El objetivo principal de la termización es reducir las bacterias psicotróficas, para que no liberen a la leche proteasas y lipasas resistentes al calor. Estas enzimas no se inactivan durante la pasteurización y pueden originar flavores desagradables si la leche se utiliza en la elaboración de quesos o leche en polvo.

La pasteurización.

La pasteurización es un tratamiento térmico relativamente suave (temperaturas inferiores a 100 °C), que se utiliza para prolongar la vida útil de los alimentos.

El objetivo de la pasteurización depende del alimento al que se aplique:

  • Alimentos poco ácidos. Para alimentos poco ácidos, como por ejemplo la leche líquida, el objetivo principal es la destrucción de la flora patógena y la reducción de la flora banal.
  • Alimentos ácidos. Para los alimentos ácidos, como por ejemplo los zumos de frutas, el principal objetivo es conseguir una estabilización del producto que conserve sus cualidades organolépticas.

El tratamiento debe cumplir unos mínimos de temperatura y duración. A nivel industrial se puede elegir entre:

  • LTLT (Low Temperature - Long Time): baja temperatura durante largo tiempo (60/63 °C mantenidos durante 30 minutos).
  • HTST (High Temperature - Short Time): alta temperatura durante corto tiempo (72/75 °C durante unos 15/30 segundos).
  1. La pasteurización de productos sin envasar: Una instalación completa de pasteurización en continuo de productos líquidos sin envasar, constará de una zona de calentamiento, otra de mantenimiento de la temperatura durante el tiempo necesario para que el tratamiento sea efectivo y una tercera de enfriamiento hasta la temperatura de envasado. Además, dispondrá de bombas, sistemas de medición y control y otros accesorios necesarios para conseguir un proceso preciso y eficiente. El producto pasteurizado se llevará inmediatamente, en las condiciones asépticas adecuadas, al equipo de llenado de envases en el que se vaya a comercializar.
  2. La pasteurización de productos envasados: Si se quieren pasteurizar productos envasados, ya sean líquidos o sólidos, en los que la transmisión de calor no se realizará en capa fina se tendrá que optar por procesos LTLT, para que las diferencias de tratamiento, imputables a la reducida velocidad de transmisión de calor en el interior del producto, sean mínimas porque tengan lugar a baja temperatura. En estos pasteurizadores el calentamiento del producto se conseguirá por:
    1. Pasteurizadores por inmersión en baño de agua. Constan de dos secciones (calentamiento y enfriamiento) formadas por unos recipientes rectangulares llenos de agua a la temperatura adecuada, que son recorridos por unos transportadores que se encargan de desplazar a los productos por el interior del baño.
    2. Pasteurizadores por lluvia de agua. Cuando se deben pasteurizar productos envasados en recipientes de vidrio es más apropiado utilizar sistemas en los que la transmisión de calor se realiza por lluvia de agua.

La esterilización.

Es un tratamiento térmico aplicado, generalmente, a productos poco ácidos en los que pueden desarrollarse bacterias esporuladas. Es un tratamiento de alta intensidad, realizado a temperaturas superiores a los 100 °C con tiempo de proceso suficiente para destruir la flora patógena y banal, incluyendo las formas esporuladas, para eliminar los riesgos de salud pública y garantizar la estabilidad del producto almacenado a temperatura ambiente. El proceso de esterilización se puede aplicar a los alimentos antes o después de su envasado, requiriéndose en cada caso tecnologías diferentes.

Los diferentes tipos de esterilizadores que hay, son estos:

  1. Esterilizadores discontinuos. Son autoclaves en los que se introducen los envases de forma discontinua. Pueden ser de carga vertical u horizontal, con o sin agitación. Han de soportar en su interior una presión superior a la atmosférica. Disponen de sistema de calentamiento y de enfriamiento y sistema de control del proceso para que este se realice en las condiciones adecuadas.
  2. Esterilizadores continuos. Casi siempre los envases recorren el interior del esterilizador en posición horizontal. Generalmente constan de varias zonas separadas que se mantienen a temperaturas diferentes para que en ellas se pueda producir el calentamiento, la esterilización y el enfriamiento del producto.
    1. Esterilizadores continuos atmosféricos. Consisten en unos baños de esterilización abiertos que se mantienen calientes mediante la inyección directa de vapor y en los que se introducen los envases de forma continua.
    2. Esterilizadores continuos a presión. Los sistemas continuos a presión están pensados para grandes producciones y poca variabilidad en el tamaño y forma de los envases.
  3. Esterilizadores hidrostáticos. Estos equipos constan de una cámara de vapor parcialmente llena de agua que se mantiene bajo presión gracias a dos columnas hidrostáticas, de 12 a 18 metros de altura, a las que está conectada. En estas condiciones la temperatura de la cámara de vapor es la del vapor saturado a la presión a la que se encuentre, y que se corresponde con el desnivel existente entre la altura del agua en la cámara de vapor y en las dos columnas hidrostáticas.
  4. Esterilización de productos sin envasar. Cuando el alimento a esterilizar es un líquido cuya viscosidad permite su bombeado, se puede plantear un sistema de esterilización antes de ser envasado. En este caso, el producto se hace circular por un circuito cerrado en el que de forma sucesiva se procede a su precalentamiento, esterilización, enfriamiento y envasado aséptico. En el mercado existen dos sistemas de tratamientos UHT:
    1. Sistemas directos. En los que el producto entra en contacto directo con el medio de calefacción (vapor de agua). La esterilización por sistema directo se puede realizar por dos procedimientos:
      1. Inyección de vapor en el producto.
      2. Inyección de producto en el vapor.
    2. Sistemas indirectos. En los que el calor se transmite a través de una superficie de separación, en un intercambiador de calor.

La cocción.

Es un tratamiento por calor para producir en el alimento una serie de cambios en su textura, color, composición (sabor, digestibilidad, calidad nutricional, etc.) que mejoren su aceptación por el consumidor.

La cocción se puede realizar mediante:

  1. Sistemas discontinuos de cocción:
    1. Hornos de cocción. Son unos recintos paralelepipédicos construidos de planchas de acero inoxidable con un aislante intermedio.
    2. Marmitas de cocción. Son recipientes de sección circular o cuadrada construidos en obra con el recubrimiento sanitario adecuado, o de acero inoxidable.
  2. Sistemas continuos de cocción:
    1. Por inmersión. Los equipos suelen ser baños de tamaño considerable por los que circula el producto a cocer a una velocidad tal que el tiempo de permanencia en el baño es el apropiado para que la cocción alcanzada tenga la intensidad
    2. Por extrusión. La extrusión consiste en forzar a un producto a pasar a través de un orificio de pequeño diámetro, bajo la presión obtenida gracias a uno o dos tornillos de Arquímedes.

Otros tratamientos térmicos.

Estos métodos de calentamiento se pueden usar para subir rápidamente las temperaturas del volumen total del alimento y así acortar el tiempo de procesado.

Podemos distinguir entre:

  1. Calentamiento óhmico. En el calentamiento óhmico o por resistencia eléctrica, el alimento actúa como conductor de la electricidad que se obtiene de la fuente
  2. Microondas. Los microondas para calentar utilizan frecuencias de 2.450 MHz o 915 (896) MHz, correspondientes a 12 o 34 cm de longitud de onda. La capacidad de penetración de las microondas en los alimentos es limitada.

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