UNIVERSIDAD CENTROOCCIDENTAL

“LISANDRO ALVARADO”

DECANATO DE AGRONOMÍA

PROGRAMA DE ING. AGROINDUSTRIAL

TECNOLOGIA 2

Bachilleres:

Francis Mendoza 18546207Francisco Álvarez 18690005

Enero, 2011

INTRODUCCIÓN

Esterilización significa la eliminación de toda forma de vida de un medio o material,

lo que se lleva a cabo generalmente por medios físicos, por ejemplo, filtración, o

por muerte de los organismos por calor, productos químicos u otra vía. Esta

definición excluye por lo tanto cualquier técnica que resulte solamente en un daño

a los microorganismos o atenuación de la actividad de cualquier tipo.

En el ámbito industrial alimentario se considera también como esterilización el

proceso por el que se destruyen o inactivan la casi totalidad de la flora banal,

sometiendo a los alimentos a temperaturas variables, en función del tiempo de

tratamiento, de forma que no sufran modificaciones esenciales en su composición

y se asegure su conservación a temperatura adecuada durante un período de

tiempo no inferior a 48 horas.

Siempre hay algún microorganismo resistente como el Bacillus subtilis y el Bacillus disenterico esto exige una higiene importante en la manipulación. La esterilización también afecta a los componentes de la leche apareciendo modificaciones importantes en la concentración de sales, la lactoalbúmina coagula, la caseina se modifica siendo la responsable de las coloraciones oscuras y el ligero olor a leche cocida, la lecitina se destruye en parte, las vitaminas pueden destruirse, siendo las grasas las que no se afectarían.

Esterilización:

Es el proceso de eliminación de toda forma de vida microbiana, incluidas

las esporas. Es un término absoluto que implica pérdida de la viabilidad o

eliminación de todos los microorganismos contenidos en un objeto o sustancia,

acondicionado de tal modo que impida su posterior contaminación.

Se trata de un término probabilístico, de modo que tras un adecuado proceso de

esterilización, se debe llegar a una probabilidad de encontrar microorganismos

igual o menor que una unidad contaminada en un millón de unidades sometidas a

un proceso de esterilización.

Esterilizadores:

Son equipos diseñados para la destrucción segura de todos los gérmenes

patógenos mediante la esterilización de instrumentos, materiales, textiles y

soluciones en todos los campos de la sanidad humana, animal y en laboratorios.

Los parámetros físicos del proceso mismo , el ciclo de esterilización, están

regulados por normas correspondientes. Los esterilizadores se dividen entre

categorías básicas según el agente operativo utilizado.

Existen 2 sistemas de esterilización

1- Esterilización de productos envasados-

Esterilización en autoclaves

(Enlatados o appertizacion)

2- Esterilización de productos antes de envasar

Esterilización por sistemas continuos UHT en intercambiadores de calor (procesamiento aséptico)

Comparación entre el enlatado y procesamiento aseptico (UHT)

ENLATADOS

Esterilización por enlatado o appertizacion:

Este procedimiento consiste en esterilizar simultáneamente el alimento y el envase en el autoclave, siendo el envase una lata metálica sellada y luego el llenado. Para este proceso de appertizacion también se pueden usar frascos o botellas de vidrio como envase que contiene el alimento.

Para este proceso existen 2 sistemas:

1.- sistema de esterilización en autoclaves por cargas:

Calentamiento por vapor de agua saturado. Calentamiento por mezcla de vapor de agua-aire. Calentamiento por agua sobrecalentada (por inmersión y por lluvia) A la lama.

2.- sistemas de esterilización en autoclaves continuos:

EMPAQUE ALIMENTO

LLENADO

PRODUCTO TERMINADO

LLENADO ASEPTICO

TRATAMIENTO TERMICO CONTINUO (UHT)

ESTERILIZACION

ALIMENTOEMPAQUE

TRATAMIENTO TERMICO EN AUTOCLAVE

PRODUCTO TERMINADO

PROCESAMIENTO ASEPTICO

Esterilizadores hidrostáticos. esterilizadores con sistemas de rotación (STERILMATIC) esterilizadores por llama directa (STERILFLAMME)-

Esterilización para productos antes de envasar:

Esta es llamada la esterilización continua, es un proceso aséptico-tratamientos UHT

Los tratamientos de esterilización UHT utilizan elevadas temperaturas durante muy cortos tiempos de retención (PARA LA LECHE: 135ºC DURANTE 2seg), alcanzándose un efecto letal deseado sobre los microorganismos mientras se reduce la perdida de nutrientes y factores de calidad del alimento.

Cuando el tratamiento UHT se acopla con el proceso de empacado aséptico, se logra que el producto permanezca comercialmente estéril por periodos relativamente largos (> 6meses) sin necesidad de refrigeración.

El principio básico en que se fundamenta este proceso de esterilización de flujo continuo es el siguiente:

Los microorganismos tienen rápidas velocidades de destrucción térmica, en comparación con las velocidades térmicas de los nutrientes y de los factores de calidad de los alimentos. Por lo tanto, en los rangos de temperatura-tiempo de los procesos UHT, las velocidades de inactivación de microorganismos es alta, comparada con la velocidad de destrucción de los factores de calidad.

El requerimiento básico para operar un sistema UHT- empacado aséptico es que el producto sea calentado instantáneamente hasta la temperatura deseada mantenerlo a esta temperatura el tiempo necesario para conseguir su esterilidad, enfriarlo instantáneamente hasta la temperatura de llenado y luego colocarlo asépticamente en envases estériles. Es decir, las operaciones necesarias son:

Esterilización del producto (tratamiento UHT). Esterilización del envase. Llenado del envase estéril con producto estéril bajo condiciones

estériles. Cerrado del envase bajo condiciones estériles.

Las instalaciones utilizadas para el tratamiento UHT poseen las siguientes características:

Funcionan a elevadas temperaturas (superiores a 130ºC) Poseen una gran superficie relativa del intercambio calórico. El producto circula sobre la superficie calefactora en flujo

turbulento. Utilizan bombas que mantienen el flujo constante del

producto- Las superficies calefactoras se limpian constantemente, loque

permiten mantener velocidades de intercambio calórico elevadas sin que el producto se deteriore.

Las plantas para la esterilización en continuo de la leche pueden clasificarse en dos categorías:

De calentamiento directo De calentamiento indirecto

De igual forma que los pasteurizadores, cada equipo debe previstos de termómetros registradores y de válvulas de desviación de flujo para evitar que la leche que no ha alcanzado la temperatura adecuada, se mezcle con la corriente de leche UHT.

CALENTAMIENTO DIRECTO.Consiste en la mezcla directa de vapor sobrecalentado con la leche, que en consecuencia se calienta de forma prácticamente instantánea hasta la temperatura de esterilización.

Una planta UHT basada en calentamiento directo incluye:

Precalentador : el cual puede ser del tipo tubular, de placa o de superficie raspada.

Calentador: puede ser de 2 tipos: calentador por inyección o ¨vapor al producto¨ y calentador por infusión ¨`producto al vapor¨.

La sección de retención . Pre-enfriador : enfriador por expansión que es en el que el enfriamiento es

obtenido por evaporación rápida en un recinto a vacio que conlleva al mismo tiempo la eliminación del agua aportada por la condensación del vapor.

Enfriador: enfriadores del tipo tubular, de platos o de superficie raspada.

Inyección de vapor: se inyecta vapor al producto fluido a presión elevada de 965KPa, donde se alcanzan instantáneamente (0.3 seg) altas temperaturas de

hasta 130ºC-150ºC. el tiempo de retención es de 2.5seg; es por ello que es uno de los sistemas de calentamiento mas rápidos.

Infusión de vapor: el producto cae en forma de película fina a un recipiente que contiene vapor a elevada presión (450KPa) , donde se alcanzan instantáneamente (0.3 seg) altas temperaturas de hasta 142ºC-146ºC, cuya retención es de 3seg. Luego se mezcla el producto fluido con el vapor que se seara posteriormente en un enfriador al vacio.

CALENTAMIENTO INDIRECTO.

Se suministra la leche en intercambiadores de calor tubulares o de placas, muy parecidos a los utilizados para la pasteurización. Es necesario trabajar a mayores presiones para evitar que la leche hierva a las altas temperaturas que se aplican. Como medio calefactor se utiliza agua caliente a presión de vapor y se tiende al empleo de equipos de alta recuperación enegetica (del 85-90%). Las plantas de alta eficacia tienen genealmente grandes sistemas de intercambio de calor y por lo tanto tiempo de permanencias mas largos.

Los intercambiadores de calor as usados en los procesos UHT de calentamiento indirecto son:

Intercambiadores de placas Intercambiadores tubulares Intercambiadores de calor en espiral Intercambiadores de superficie barrida

Introducción a la industria: La historia de la esterilización de los alimentos fue revisada por Harold Burton

(1988). Los esterilizadores fueron patentados y construidos para calentar leche a

temperaturas que van desde los 130 °C hasta los 140 °C antes del siglo XIX,

curiosamente antes de que sus beneficios fueran entendidos. La leche esterilizada

se desarrolló industrialmente en el año 1921, y el proceso de inyección de vapor

fue desarrollado en 1927 por G. Grindrod en Estados Unidos. Sin embargo, las

iniciativas más relevantes que dieron lugar a la comercialización del

método UHT se empezaron a desarrollar a fines del decenio de 1940, debido a la

técnica desarrollada en los esterilizadores de tubos concéntricos y de vapor

de uperización para los sistemas de producción de leche. Debe entenderse que

los esfuerzos de aquella época fueron muy grandes en la industria para lograr

empaquetar asépticamente la leche, hasta que finalmente se logró con éxito en el

año 1961.

Tipos funcionamiento y aplicación de los esterilizadores:1. Esterilización por radiación:

Los productos y/o materia prima se exponen a la radiación durante un tiempo

predeterminado, el necesario para que los productos absorban la energía

suficiente para alcanzar el objetivo buscado.

Aplicación:

Productos de Uso Médico

Alimentos

Banco de Tejidos

Productos Odontológicos

Envases

Productos farmacéuticos

Cosméticos

Productos uso veterinario

Insumos para bioterios

Alimento para mascotas

Material de laboratorio

Material apícola

Obras de arte y antigüedades

Otras aplicaciones.

2. Intercambiadores de calor de placas:Consiste en una serie de placas de acero inoxidable apilada con una pequeña

separación entre ellas. El producto entra por un orificio en una esquina y sale por

la esquina opuesta. El medio de calentamiento (o de enfriamiento) sigue una

trayectoria opuesta. Una serie de empaque están arreglados de tal modo que el

producto y el medio pasen a través de espacios alternados entre las placas. Los

espacios son muy estrechos a fin de que se forme una película delgada que se

caliente rápidamente. Además, por lo general las placas son corrugadas para que

haya turbulencia y aumente el are superficial, a fin de acelerar el proceso de

calentamiento. A causa del estrecho espaciamiento este método de calentamiento

es muy apropiado para fluidos de baja viscosidad con poca o nada materia en

forma de partículas. Estos se incrustan con mayor facilidad que otros tipos de

calentadores a causa de una angosta vía de flujo, mas en cambio es posible

desarmarlo para su limpieza.

Este intercambiador de calor consta de las siguientes secciones:

Sección de calentamiento:

Se utiliza vapor o agua caliente para elevar la temperatura del producto a la que

se necesita para la esterilización. El producto pasa luego a través de un tubo de

retención donde se mantiene la temperatura de esterilización el tiempo suficiente

para alcanzar la muerte de los microorganismos.

Sección de regeneración:

Se utiliza para recuperar tanto calor como sea posible a parir del producto caliente

y transferirlo al producto entrante sin procesar (ahorrar energía.

Sección de enfriamiento:

Se utiliza agua fría para disminuir la temperatura a una temperatura adecuada

para el empaque o el almacenamiento.

El gasto a través del sistema es crítico y se controla por medio de una bomba de

alimentación rotatoria de desplazamiento positivo, colocada por lo general entre la

sección de regeneración y la sección de calentamiento.

Si se presenta una fuga en la sección de regeneración, el producto podría pasar

por el lado estéril al lado sin tratar. A fin de proteger el producto estéril de la

contaminación, el lado en condiciones de esterilidad debe mantenerse a una

presión mayor que el lado no tratado, de manera que el liquido que fluya por una

fuga lo haga solo del lado estéril al lado sin tratar. Dicha diferencia de presión se

obtiene por medio de la bomba de alimentación y es regulada controlando la

velocidad de rotación de la bomba de alta presión, con el fin de que el lado estéril

del sector de regeneración se mantenga a una presión más alta que el lado del

producto que no ha sido procesado.

Aplicación:

Jugo.

Leche.

salsas pocos espesas.

Para uso industrial desde Farmacéutico, Alimenticio, Químico, Petroquímico, Plantas Eléctricas, Plantas Siderúrgicas, Marino y otros más.

entre otras.

3. Intercambiador de calor con tubo en espiral sencillo:En este tipo de intercambiador de calor, y como resultado de una presión tan alta,

el producto es forzado a pasar a través de un tubo en espiral que se encuentra

dentro de una coraza. El medio de calentamiento (o el de enfriamiento) que pasa

por la coraza circundante caliente al producto. Este tipo de unidad es apropiado

para líquidos de viscosidad baja y media con poco o nada de materia en forma de

partículas.

Aplicación:

mezcla de helados.

varios tipos de cremas.

salsas espesas.

entre otras.

4. Intercambiador de calor con tubo dentro de tubo sencillo:El alimento pasa a través de un tubo interno y en el medio pasa un tubo

circundante. Este sistema resulta apropiado para líquidos que contienen partículas

hasta de ¾ de pulgadas de diámetro.

Aplicación:

Frutas picadas.

Sopas.

Purés.

Industrias Alimentaría, Química, Petroquímica, Farmacéutica.

Entre otras.

5. Intercambiador de calor con tubos dentro de tubo o tubos múltiples dentro de coraza:

El producto pasa por varios tubos dentro del mismo tubo exterior. Los tubos de

diámetro pequeño aumentan la rapidez de calentamiento, pero limitan el uso a un

producto de baja viscosidad con partículas muy pequeñas.

Aplicación: industria farmacéutica

6. Intercambiador de calor de superficie raspada: El producto pasa por un cilindro que se encuentra dentro de otro cilindro

conteniendo el medio de calentamiento/enfriamiento. Las navajas raspadoras que

giran en el interior del cilindro interno raspan el producto que se pega en la pared.

Esto remueve el producto adherido y lo pone en contacto con el producto fresco

con la superficie calentada y transporta calor al producto. Este intercambiador es

más caro, pero es más apropiada para líquidos de viscosidad media y alta y

admite partículas pequeñas.

Aplicación:

Salsas.

Frutas.

Derivados a utilizar en la elaboración de yogurt y pasteles.

Entre otros.

7. Inyección de vapor:

El producto se rocía con vapor. Este sistema eleva su temperatura rápidamente a

150ºC un inyector, inyecta vapor a una presión de 965kPa en el liquido

precalentado a 76ºC. Después de permanecer a esta temperatura el tiempo

necesario (2,5segundos). Después del procesamiento, se utiliza el enfriamiento

evaporativo para eliminar el exceso de agua.

Aplicación:

Industria láctea.

Entre otras.

8. Infusión de vapor:Este proceso es similar al de inyección de vapor, el alimento cae en forma de fina

película a un recipiente que contiene vapor a elevada presión (450kPa). En este

recipiente el producto se calienta en 0,3 segundos a 142-146ºC y se mantiene a

esta temperatura durante 3 segundos en el tubo de mantenimiento,

pulverizándose seguidamente en una cámara a vacio relativo donde se enfría

rápidamente, el calor eliminado durante el enfriamiento se utiliza para precalentar

el producto a su entrada en la instalación, se utiliza el enfriamiento evaporativo

para eliminar el exceso de agua.

Aplicación:

Industria láctea.

Entre otras.

Cuadro comparativo de tecnologías:

esterilizadores fluidos ventaja desventaja

De placas. Baja viscosidad, con poca o

nada de materia en forma de

partículas

_Fácil mantenimiento y

reparación.

_Elevadas pérdidas de

cargas.

_problemas de

sedimentación, deposición

e incrustaciones

De tubo en espiral sencillo.

Viscosidad baja y media, con

poca o nada de materia en

forma de partículas

_Altas resistencias a

las incrustaciones

debido al efecto de

barrido.

_ son difíciles de reparar.

Sin embargo el diseño de

espiral reduce el

ensuciamiento.

De tubo dentro de tubo sencillo.

Líquidos que contienen

partículas hasta de ¾ de

pulgadas de diámetro.

_se puede utilizar para

productos con

partículas de mayor

tamaño.

_Es el más difícil para su

mantenimiento.

De Tubos dentro de tubo.

Baja viscosidad con

partículas muy pequeñas.

_Posee gran velocidad

por lo que genera

comportamientos

turbulentos y evitan

incrustaciones.

_ Con respecto al de

placas estas son más

voluminosos y carecen de

versatilidad del mismo.

De superficie raspada. Líquidos de viscosidad

media y alta y admite

partículas pequeñas.

_procesa productos de

altas viscosidades (por

encima de 100000

centipoises)

_su mantenimiento es muy

costoso.

Inyección de vapor. Pocos viscosos. líquidos _tratamiento adecuado

para productos

sensibles al calor.

_ Estas instalaciones

requieren la utilización de

vapor de agua potable, que

es más caro.

Infusión de vapor. Productos más viscosos que

los sistemas de inyección de

vapor.

_Calentamiento casi

instantáneo del

alimento por ende poco

modifica sus

características

organolépticas.

_obstrucción de las

boquillas de inyección y en

algunos alimentos.

Conclusión

Los puntos clave del proceso de fabricación de leche UHT son la esterilización y el envasado aséptico, aunque la homogenización también es esencial para evitar la separación de la materia grasa y el endurecimiento de la misma durante el almacenamiento. Todos los componentes de la planta de tratamiento que se localizan después del tratamiento de esterilización tienen que poder ser esterilizados y mantenidos en condiciones estériles durante el proceso de elaboración.

Los cambios nutricionales de los alimentos durante la esterilización son, en la mayoría de los casos , pequeños y poco importantes , pero las modificaciones en los tratamientos UHT indirecto son mayores que en los directos. No obstante, las pérdidas de nutrientes después del tratamiento pueden hacer que el valor nutritivo de la leche pasteurizada y, en determinadas condiciones, de las leches esterilizadas en el momento de consumo este reducido.

.

1. Intercambiadores de calor de placas.

2. Intercambiador de calor con tubo en espiral sencillo.

3. Intercambiador de calor con tubo dentro de tubo sencillo.

4. Intercambiador de calor con tubos dentro de tubo o tubos múltiples dentro de coraza.

5.

Intercambiador de calor de superficie raspada: