Pasteurización
Definición
La pasteurización o pasteurización es un proceso en el que los alimentos envasados y no envasados (como la leche y el zumo de fruta) se tratan con calor suave (<100 ° C) para eliminar los patógenos y prolongar la vida útil. El proceso está destinado a reducir los organismos de descomposición y eliminar las bacterias vegetativas, pero no las esporas bacterianas. Hoy en día, la pasteurización se utiliza ampliamente en la industria láctea y otras industrias de procesamiento de alimentos para lograr la conservación de los alimentos y la seguridad alimentaria.
Este proceso recibió su nombre del científico francés Louis Pasteur, cuya investigación en la década de 1880 demostró que el procesamiento térmico inactivaría microorganismos no deseados en el vino. Las enzimas depoilaje también se inactivan durante la pasteurización.
La mayoría de los productos líquidos son tratados térmicamente en un sistema continuo donde se puede aplicar calor utilizando intercambiadores de placas y / o el uso directo o indirecto de vapor y agua caliente. Debido al calor leve, hay cambios menores en la calidad nutricional de los alimentos, así como en las características sensoriales. La pascalización o el procesamiento a alta presión (HPP) y el campo eléctrico pulsado (PEF) son procesos no térmicos que también se utilizan para pasteurizar alimentos.
Historia
El proceso de calentamiento del vino con fines de conservación se conoce en China desde 1117 y se documentó en Japón en el diario Tamonin-nikki , escrito por una serie de monjes entre 1478 y 1618. Mucho más tarde, en 1768, un sacerdote y científico italiano La investigación de Lazzaro Spallanzani demostró que un producto podría ser "estéril" después del procesamiento térmico.
Hizo hervir caldo de carne durante una hora, y el recipiente se selló inmediatamente después de hervir, y notó que el caldo no se descomponía y estaba libre de microorganismos. En 1795, un chef y confitero parisino llamado Nicolas Appert comenzó a experimentar con formas de conservar alimentos, teniendo éxito con sopas, verduras, jugos, productos lácteos, jaleas, mermeladas y jarabes. Puso la comida en frascos de vidrio, los selló con corcho y cera de sellado y los colocó en agua hirviendo. En ese mismo año, el ejército francés ofreció un premio en efectivo de 12,000 francos por un nuevo método para conservar alimentos. Después de unos 14 o 15 años de experimentación, Appert presentó su invento y ganó el premio en enero de 1810. Más tarde ese año, Appert publicó " L'Art de Conserver les substances animal et végétales" (o El arte de preservar las sustancias animales y vegetales ). Este fue el primer libro de cocina de este tipo sobre métodos modernos de conservación de alimentos.
La Maison Appert (en inglés: The House of Appert ), en la ciudad de Massy, cerca de París, se convirtió en la primera fábrica de embotellado de alimentos en el mundo, conservando una variedad de alimentos en botellas selladas. El método de Appert consistía en llenar botellas de vidrio gruesas y de boca grande con productos de todo tipo, desde carne de res y de ave hasta huevos, leche y platos preparados. Dejó el espacio de aire en la parte superior de la botella, y el corcho se selló firmemente en el frasco usando una prensa. Luego, la botella se envolvió en un lienzo para protegerla, mientras se sumergía en agua hirviendo y luego se hervía durante todo el tiempo que Appert considerara apropiado para cocinar el contenido a fondo. Appert patentó su método, a veces llamado appertización en su honor.
El método de Appert era tan simple y viable que rápidamente se generalizó. En 1810, el inventor y comerciante británico Peter Durand, también de origen francés, patentó su propio método, pero esta vez en una lata, creando así el proceso moderno de envasar alimentos. En 1812, los ingleses Bryan Donkinand John Hall compraron ambas patentes y comenzaron a producir conservas. Solo una década más tarde, el método de enlatado de Appert había llegado a América. La producción de estaño no era común hasta principios del siglo XX, en parte porque se necesitaron un martillo y un cincel para abrir latas hasta la invención de un abrelatas por Robert. Yeates en 1855.
Un método menos agresivo fue desarrollado por el químico francés Louis Pasteur durante unas vacaciones de verano de 1864 en Arbois. Para remediar la frecuente acidez de los vinos locales envejecidos, descubrió experimentalmente que es suficiente calentar un vino joven a solo alrededor de 50-60 ° C (122-140 ° F) durante un corto tiempo para matar los microbios, y que el vino podría envejecerse posteriormente sin sacrificar la calidad final. En honor a Pasteur, el proceso se conoció como "pasteurización". La pasteurización se usó originalmente como una forma de evitar que el vino y la cerveza se pudrieran, y pasaron muchos años antes de que la leche fuera pasteurizada. En los Estados Unidos, en la década de 1870, era común que la leche contuviera sustancias destinadas a enmascarar el deterioro antes de regular la leche.
Leche
La leche es un medio excelente para el crecimiento microbiano, y cuando se almacena a temperatura ambiente, las bacterias y otros patógenos proliferan pronto. Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) dicen que la leche cruda manejada incorrectamente es responsable de casi tres veces más hospitalizaciones que cualquier otro alimento fuente de enfermedades transmitidas, por lo que es uno de los productos alimenticios más peligrosos del mundo. Las enfermedades prevenidas por la pasteurización pueden incluir tuberculosis, brucelosis, difteria, escarlatina y fiebre Q; también mata a las bacterias dañinas Salmonella , Listeria , Yersinia , Campylobacter , Staphylococcus aureus y Escherichia coli O157: H7 , entre otros.
Antes de la industrialización, las vacas lecheras se mantenían en áreas urbanas para limitar el tiempo entre la producción y el consumo de leche, por lo que se reducía el riesgo de transmisión de enfermedades a través de la leche cruda. A medida que las densidades urbanas aumentaban y las cadenas de suministro se alargaban a la distancia de un país a otro, la leche cruda (a menudo de varios días) se reconocía como una fuente de enfermedad. Por ejemplo, entre 1912 y 1937 unas 65,000 personas murieron de tuberculosis contraída por consumir leche en Inglaterra y Gales solamente. Debido a que la tuberculosis tiene un largo período de incubación en humanos, fue difícil vincular el consumo de leche no pasteurizada como causa del efecto de la enfermedad. En 1892, el químico Earnest Lederle inoculaba experimentalmente leche de vacas enfermas de tuberculosis en conejillos de Indias, lo que provocó que desarrollaran la enfermedad. En 1910, Lederle, entonces en el papel de Comisionado de Salud,
Los países desarrollados adoptaron la pasteurización de la leche para prevenir esa enfermedad y la pérdida de vidas, y como resultado, la leche ahora es ampliamente considerada como uno de los alimentos más seguros. Una forma tradicional de pasteurización por escaldado y colado de crema para aumentar las cualidades de mantenimiento de la mantequilla se practicó en Gran Bretaña antes de 1773 y se introdujo en las colonias británicas en Boston en 1773, aunque no se practicaba ampliamente en los Estados Unidos para la próxima 20 años. La pasteurización de la leche fue sugerida por Franz von Soxhlet en 1886. A principios del siglo XX, Milton Joseph Rosenau estableció los estándares (es decir, baja temperatura, calentamiento lento a 60 ° C (140 ° F) durante 20 minutos) para la pasteurización de la leche mientras en el Servicio Hospitalario Marino de los Estados Unidos, especialmente en su publicación de The Milk Question (1912). Estados en los Estados Unidos
La vida útil de la leche pasteurizada refrigerada es mayor que la de la leche cruda. Por ejemplo, la leche pasteurizada de alta temperatura y corta duración (HTST) normalmente tiene una vida útil refrigerada de dos a tres semanas, mientras que la leche ultra pasteurizada puede durar mucho más tiempo, a veces de dos a tres meses. Cuando el tratamiento ultra-térmico (UHT) se combina con la manipulación estéril y la tecnología del envase (como el envasado aséptico), incluso se puede almacenar sin refrigerar durante hasta 9 meses.
De acuerdo con los Centros para el Control de Enfermedades de los Estados Unidos entre 1998 y 2011, el 79% de los brotes relacionados con los lácteos se debieron a leche cruda o productos de queso. Informan 148 brotes y 2,384 enfermedades (284 que requieren hospitalización), así como dos muertes debido a leche cruda o productos de queso durante el mismo período de tiempo.
Proceso de pasteurización
La pasteurización es un tratamiento térmico suave de alimentos líquidos (envasados y sin envasar) donde los productos se calientan típicamente por debajo de 100 ° C. El tratamiento térmico y el proceso de enfriamiento están diseñados para inhibir un cambio de fase del producto. La acidez del alimento determina los parámetros (tiempo y temperatura) del tratamiento térmico, así como la duración de la vida útil. Los parámetros también tienen en cuenta las cualidades nutricionales y sensoriales que son sensibles al calor.
En alimentos ácidos (pH <4.6), como el jugo de fruta y la cerveza, los tratamientos térmicos están diseñados para inactivar las enzimas (pectina metilesterasa y poligalacturonasa en los jugos de fruta) y destruir los microbios de descomposición (levadura, lactobacilos). Debido al bajo pH de los alimentos ácidos, los patógenos no pueden crecer. La vida útil se extiende por varias semanas. En alimentos poco ácidos (pH> 4.6), como la leche y los huevos líquidos, los tratamientos de calor están diseñados para destruir patógenos y organismos de descomposición (levadura y moho). No todos los organismos de descomposición se destruyen bajo los parámetros de pasteurización, por lo que requieren refrigeración.
Equipo
Los alimentos se pueden pasteurizar de dos maneras: después de envasarlos en contenedores o antes de envasarlos en contenedores.
Cuando los alimentos se empacan en vidrio, se usa agua caliente para reducir el riesgo de choque térmico. Los plásticos y los metales también se utilizan para envasar alimentos, y estos se envasan con vapor o agua caliente, ya que el riesgo de choque térmico es bajo.
La mayoría de los alimentos líquidos se pasteurizan usando sistemas continuos que tienen una zona de calentamiento, un tubo de retención y una zona de enfriamiento, después de lo cual el producto se llena en el paquete. Los intercambiadores de calor de placas se utilizan para productos de baja viscosidad, como leche, leche de nueces y jugos. Un intercambiador de calor de placas se compone de muchas planchas de acero inoxidable verticales finas, que separan el líquido del medio de calentamiento o enfriamiento. Los intercambiadores de calor de superficie raspada contienen un eje giratorio interno en el tubo, y sirve para raspar material altamente viscoso que puede acumularse en la pared del tubo.
Los intercambiadores de calor de tubo o carcasa están diseñados para la pasteurización de alimentos no newtonianos, como productos lácteos, ketchup de tomate y alimentos para bebés. Un intercambiador de calor tubular está formado por tubos concéntricos de acero inoxidable. La comida pasa a través del tubo interno mientras el medio de calentamiento / enfriamiento circula por el tubo externo o interno.
Los beneficios de usar un intercambiador de calor para pasteurizar alimentos no envasados versus pasteurizar alimentos en contenedores son:
- Los intercambiadores de calor proporcionan un tratamiento uniforme; hay una mayor flexibilidad con respecto a los productos que se pueden pasteurizar en estas placas.
- El proceso es más eficiente en energía en comparación con la pasteurización de alimentos en envases envasados.
- Mayor rendimiento
Después de calentarse en un intercambiador de calor, el producto fluye a través de un tubo de retención durante un período de tiempo determinado para lograr el tratamiento requerido. Si no se logra la temperatura o el tiempo de pasteurización, se utiliza una válvula de desviación de flujo para desviar el producto subprocesado al tanque de producto crudo. Si el producto se procesa adecuadamente, se enfría en un intercambiador de calor y luego se llena.
La pasteurización a alta temperatura a corto plazo (HTST), como la que se usa para la leche (71.5 ° C por 15 segundos) garantiza la seguridad de la leche y proporciona una vida útil refrigerada de aproximadamente dos semanas. En la pasteurización UHT, la leche se pasteuriza a 135 ° C durante 1-2 segundos, lo que proporciona el mismo nivel de seguridad, pero junto con el empaque, extiende la vida útil a 3 meses en refrigeración.
Verificación
Las técnicas microbiológicas directas son la medida definitiva de la contaminación de patógenos, pero son costosas y llevan mucho tiempo, lo que significa que los productos tienen una vida útil reducida para cuando se verifica la pasteurización.
Como resultado de la inadecuación de las técnicas microbiológicas, la eficacia de la pasteurización de la leche generalmente se controla mediante la comprobación de la presencia de fosfatasa alcalina, que se desnaturaliza por pasteurización. La destrucción de la fosfatasa alcalina asegura la destrucción de los patógenos de la leche comunes. Por lo tanto, la presencia de fosfatasa alcalina es un indicador ideal de la eficacia de la pasteurización.
Eficacia contra bacterias patógenas
A principios del siglo XX, no existía un conocimiento sólido de las combinaciones de tiempo y temperatura que desactivarían las bacterias patógenas en la leche, por lo que se utilizaron varios estándares diferentes de pasteurización. En 1943, tanto las condiciones de pasteurización HTST de 72 ° C durante 15 segundos, como las condiciones de pasteurización discontinua de 63 ° C durante 30 minutos, se confirmaron mediante estudios de la muerte térmica completa (lo mejor que se pudo medir en ese momento) para un rango de bacterias patógenas en la leche. Completa inactivación de Coxiella burnetii (que en ese momento se pensaba que causaba fiebre Q por ingestión oral de leche infectada) y de Mycobacterium tuberculosis (que causa la tuberculosis) se demostraron más tarde. Para todos los propósitos prácticos, estas condiciones fueron adecuadas para destruir casi todas las levaduras, mohos y bacterias de descomposición comunes y también para asegurar la destrucción adecuada de organismos patógenos comunes resistentes al calor. Sin embargo, las técnicas microbiológicas utilizadas hasta la década de 1960 no permitieron enumerar la reducción real de bacterias. La demostración del alcance de la inactivación de bacterias patógenas mediante la pasteurización de la leche provino de un estudio de bacterias supervivientes en la leche que fue tratada térmicamente después de ser irrigada deliberadamente con altos niveles de las cepas más resistentes al calor de los patógenos transmitidos por la leche más importantes.
Las reducciones medias de log 10 y las temperaturas de inactivación de los principales patógenos transmitidos por la leche durante un tratamiento de 15 s son:
- Staphylococcus aureus > 6.7 a 66.5 ° C
- Yersinia enterocolitica > 6.8 a 62.5 ° C,
- Escherichia coli patógena > 6.8 a 65 ° C
- Cronobacter sakazakii > 6.7 a 67.5 ° C
- Listeria monocytogenes > 6.9 a 65.5 ° C, y
- Salmonella ser. Typhimurium> 6.9 a 61.5 ° C.
El Codex Alimentarius Código de Prácticas de Higiene para la Leche señala que pasteurización de la leche está diseñado para lograr al menos un registro de 5 10 reducción de Coxiella burnetii. El Código también señala que: "Las condiciones mínimas de pasteurización son aquellas que tienen efectos bactericidas equivalentes a calentar cada partícula de la leche a 72 ° C durante 15 segundos (pasteurización de flujo continuo) o 63 ° C durante 30 minutos (pasteurización discontinua)" y que "Para garantizar que cada partícula se calienta suficientemente, el flujo de leche en los intercambiadores de calor debe ser turbulento, es decir , . el número de Reynolds debe ser lo suficientemente alto ". El punto sobre el flujo turbulento es importante porque los estudios de laboratorio simplistas de inactivación por calor que usan tubos de ensayo, sin flujo, tendrán menos inactivación bacteriana que los experimentos a mayor escala que buscan replicar las condiciones de la pasteurización comercial.
Como precaución, los procesos de pasteurización HTST modernos deben diseñarse con restricción de la velocidad de flujo, así como válvulas de derivación que aseguran que la leche se calienta de manera uniforme, y ninguna parte de la leche está sujeta a un tiempo más corto oa una temperatura más baja. Es común que las temperaturas excedan los 72 ° C en 1,5 ° C o 2 ° C.
Efectos sobre las características nutricionales y sensoriales de los alimentos
La pasteurización, debido a su tratamiento térmico suave, aumenta la vida útil en pocos días o semanas. Sin embargo, este calor suave también significa que solo hay cambios menores en las vitaminas lábiles al calor en los alimentos.
Leche
De acuerdo con una revisión sistemática y metaanálisis, se encontró que la pasteurización parecía reducir cualitativamente las concentraciones de vitaminas B12 y E, pero sí aumentaba las concentraciones de vitamina A. Además del metanálisis, no es posible concluir el efecto de la pasteurización en las vitaminas A, B12 y E basadas simplemente en la consulta de la vasta literatura disponible.
La leche no es una fuente importante de vitaminas B12 o E en la dieta de América del Norte, por lo que los efectos de la pasteurización en la ingesta diaria de estas vitaminas en adultos son insignificantes. Sin embargo, la leche se considera una fuente importante de vitamina A, y debido a que la pasteurización parece aumentar las concentraciones de vitamina A en la leche, el efecto del tratamiento térmico de la leche sobre esta vitamina no es un importante problema de salud pública. Los resultados de los metanálisis revelaron que la pasteurización de la leche conduce a una disminución significativa de la vitamina C y el ácido fólico, pero la leche tampoco es una fuente importante de estas vitaminas. Sin embargo, se encontró una disminución significativa en las concentraciones de vitamina B2 después de la pasteurización. La vitamina B2 se encuentra típicamente en la leche bovina a concentraciones de 1,83 mg / litro. Debido a que la ingesta diaria recomendada para adultos es de 1.1 mg / día, el consumo de leche contribuye en gran medida a la ingesta diaria recomendada de esta vitamina. Con la excepción de B2, la pasteurización no parece ser una preocupación en la disminución del valor nutritivo de la leche porque la leche a menudo no es una fuente primaria de estas vitaminas estudiadas en la dieta norteamericana.
Efectos sensoriales en la comida
La pasteurización, debido a que es un tratamiento térmico suave, también tiene poco efecto sobre los atributos sensoriales de los alimentos que se procesan. En los zumos de frutas, la pasteurización puede provocar la pérdida de compuestos aromáticos volátiles. Los productos de zumo de fruta se someten a un proceso de desaireación antes de la pasteurización que puede ser responsable de esta pérdida. La desaireación también minimiza la pérdida de nutrientes como la vitamina C y el caroteno. Para evitar la pérdida de calidad resultante de la pérdida de compuestos volátiles, la recuperación volátil, aunque costosa, puede utilizarse para producir productos de zumo de mayor calidad.
En cuanto al color, el proceso de pasteurización no tiene mucho efecto sobre los pigmentos como la clorofila, la antocianina y el carotenoide en plantas y tejidos animales. En los jugos de frutas, la polifenol oxidasa (PPO) es la principal enzima responsable de causar el oscurecimiento y los cambios de color. Sin embargo, esta enzima se desactiva en la etapa de desaireación antes de la pasteurización con el oxígeno de eliminación.
En la leche, la diferencia de color entre la leche pasteurizada y la cruda se relaciona con la etapa de homogeneización que se toma antes de la pasteurización. Antes de la pasteurización, la leche se homogeniza para separar los sólidos (grasa) del líquido, lo que hace que la leche pasteurizada tenga una apariencia más blanca en comparación con la leche cruda.
Para los productos vegetales, la degradación del color depende de las condiciones de temperatura y la duración del calentamiento. La pasteurización puede dar como resultado algunas pérdidas de textura como resultado de transformaciones enzimáticas y no enzimáticas en la estructura de la pectina si las temperaturas de procesamiento son demasiado altas como resultado. Sin embargo, con la pasteurización con tratamiento térmico suave, el ablandamiento del tejido en las verduras que causa la pérdida de textura no es motivo de preocupación, siempre y cuando la temperatura no supere los 80 ° C.
Nueva pasteurización
Se han desarrollado otros procesos térmicos y no térmicos para pasteurizar los alimentos a fin de reducir los efectos sobre las características nutricionales y sensoriales de los alimentos y prevenir la degradación de los nutrientes lábiles al calor. La pascalización o el procesamiento a alta presión (HPP) y el campo eléctrico pulsado (PEF) son ejemplos de estos métodos de pasteurización no térmica que actualmente se utilizan comercialmente.
La calefacción volumétrica de microondas (MVH) es la tecnología de pasteurización más nueva disponible. Utiliza microondas para calentar líquidos, suspensiones o semisólidos en un flujo continuo. Debido a que MVH suministra energía de manera uniforme y profunda a todo el cuerpo de un producto que fluye, permite un calentamiento más suave y más corto, de modo que se conservan casi todas las sustancias sensibles al calor de la leche.
Productos que comúnmente son pasteurizados
- Cerveza
- Comida enlatada
- Productos lácteos
- Huevos
- Leche
- Jugos
- Bebidas alcohólicas bajas
- Jarabes
- Vinagre
- Agua
- Vinos
- Nueces