Estudio de penetracion de calor en salsa de tomate

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL Facultad de Ingeniería Mecánica y ciencias de la producción 53340120015Ingeniería en Alimentos 419671563500 Tema: Estudio de penetración de calor en la Salsa de Tomate Materia: Ingeniería de Procesos II Profesora: MSc. Fabiola Cornejo Integrantes: Diana Coello Gabriela Guevara Yuleen Hidalgo Danny Tagle 3806190231140 Fecha de entrega: 12 de Septiembre del 2011 ÍNDICEÍndice2 TOC quot;
1-3quot;
Objetivo PAGEREF _Toc303422151 3Objetivos Específicos PAGEREF _Toc303422152 3Introducción PAGEREF _Toc303422153 4Resumen PAGEREF _Toc303422154 5Revision Literaria PAGEREF _Toc303422155 6Composición Del Producto PAGEREF _Toc303422157 6Características Del Producto PAGEREF _Toc303422158 6Descripción Del Proceso PAGEREF _Toc303422159 9Diagrama De Flujo PAGEREF _Toc303422160 10Materia Prima E Ingredientes PAGEREF _Toc303422161 11Instalaciones PAGEREF _Toc303422162 11Equipos PAGEREF _Toc303422163 11Parámetros Del Proceso PAGEREF _Toc303422164 11Factores Que Afectan La Estabilidad Del Producto PAGEREF _Toc303422169 12Definicion De Microorganismo De Referencia PAGEREF _Toc303422170 12Calculos Y Resultados PAGEREF _Toc303422174 161.Determinacion De Fh Y Jh PAGEREF _Toc303422175 16Gráficos PAGEREF _Toc303422176 17Curva De Calentamiento PAGEREF _Toc303422177 17Curva De Enfriamiento PAGEREF _Toc303422178 182.Evaluación Del Proceso Térmico PAGEREF _Toc303422179 19Metodo General PAGEREF _Toc303422180 19Método De Stumbo PAGEREF _Toc303422181 203.Diseño Del Proceso Térmico PAGEREF _Toc303422182 22Ficha De Combinaciones De Tiempo Y Temperatura PAGEREF _Toc303422183 274.Factor De Calidad PAGEREF _Toc303422184 29Ficha De Porcentajes De Retención De Licopeno PAGEREF _Toc303422185 37Recomendaciones PAGEREF _Toc303422186 38Conclusiones PAGEREF _Toc303422187 39Biblografia PAGEREF _Toc303422188 40 ESTUDIO DE PENETRACIÓN DE CALOR EN LA SALA DE TOMATE Objetivo Familiarizar al estudiante con los tratamientos térmicos. Objetivos específicos Analizar el tipo de microorganismo más termo resistente que puede desarrollarse en la salsa de tomate. Calcular el FT experimental del tratamiento térmico realizado por medio del método de Stumbo. Calcular el FT objetivo para el producto, en base a los requerimientos normativos y las características del microorganismo más termorresistente. Calcular Fh, Fc, Jh, Jc correspondiente al tratamiento térmico realizado. Diseñar el proceso térmico por medio de una temperatura y su respectivo tiempo. Evaluar distintas combinación de tiempo y temperatura para llegar al mismo F0. Calcular la combinación de tiempo y temperatura óptimos de acuerdo al factor de calidad escogido en la salsa de tomate. INTRODUCCIÓN La salsa de tomate es un alimento consumido comúnmente en las familias de nuestro país. En la industria se obtiene por evaporación parcial del agua contenida en la pulpa de tomate y adición de sal, especias, vinagre. La salsa guarda las propiedades organolépticas del tomate, y en el proceso se agrega azúcar para dar un sabor dulce y espesante para lograr consistencia. El envasado se lo hace generalmente con botellas de vidrio previamente esterilizadas, o se las envasa en latas, los cuales reciben un tratamiento térmico adecuado antes o después de envasarse para asegurar la calidad del producto. Todo proceso térmico debe ser diseñado de acuerdo a las características específicas del área de producción, condiciones, limitantes, etc. Es decir no se puede tomar como referencia ningún proceso térmico pre-establecido a menos que las condiciones en general sean idénticas Aplicando lo aprendido en clase pasaremos a diseñar el proceso térmico aplicado a la salsa de tomate de tal manera que podamos cumplir con el F0 objetivo. Además de esto, realizaremos una ficha con varias combinaciones de temperatura y tiempo considerando el mismo F0 objetivo para poder dar alternativas ante cualquier desviación de proceso con respecto a la temperatura de la retorta y la temperatura inicial del producto. Para poder optimizar un proceso se debe de tomar en cuenta no solo las características propias del microorganismo, que dicho sea de paso, es el más importante al momento de diseñar un proceso térmico; sino también se debe considerar las condiciones del factor de calidad escogido para el producto el cual va a darnos información valiosa con respecto al equilibrio que debe de haber entre inocuidad y calidad. En el presente trabajo investigativo presentaremos la combinación óptima de temperatura y tiempo para garantizar la seguridad de nuestra salsa de tomate, además de determinar qué efecto tiene este proceso térmico en el factor de calidad de nuestro producto. RESUMEN En el presente trabajo se determinaron los parámetros de proceso térmico para la elaboración de salsa de tomate envasada en botellas de vidrio. Se realizaron pruebas experimentales para determinar los datos necesarios con el fin de realizar los cálculos respectivos para el método general y el método de Stumbo. Luego de obtener resultados pudimos realizar una ficha de Tiempos y Temperaturas para el caso de que haya una desviación del proceso cuando se esté ejecutando en planta. Todo esto con el fin de obtener un producto inocuo y seguro para el consumidor. Se calculó el porcentaje de retención del licopeno, un factor de calidad el cual tuvimos en cuenta dado a su poder antioxidante natural, en donde pudimos darnos cuenta que el tratamiento térmico no influye tanto en su degradación, sin embargo es importante optimizar este factor de calidad. Finalmente, incluimos recomendaciones al estudiante para que pueda realizar un estudio de penetración de calor de manera correcta, las herramientas que debería usar y los parámetros del producto que debería tener en cuenta; así como también conclusiones generales de los resultados obtenidos en base a nuestro estudio. REVISION LITERARIA SALSA DE TOMATE COMPOSICIÓN DEL PRODUCTO Producto elaborado a partir de tomates (Lycopersicum Esculentum P. Mill), sanos, limpios y maduros, enteros, troceados o triturados, o de pulpa, pasta o concentrado de tomate, adicionado de sal, edulcorantes, vinagre, especias y aditivos permitidos por la legislación nacional vigente o por la Comisión del Codex Alimentarius, y sometido a un tratamiento térmico adecuado, que garantice su conservación. CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO El producto que se elaboró fue salsa de tomate. Este producto obtuvo las siguientes características: ValorPH3,8Aw0.945°Brix30°Brix Envase: El envase que vamos a utilizar es vidrio presentación 500 gramos. Temperatura de almacenamiento: Las condiciones de almacenamiento son las ambientales, suponiendo que el producto va ser destinado para consumo local y que el peor de los casos es que sea almacenado a una temperatura tropical de la costa (Guayaquil) entonces procedemos a tomar la temperatura media más alta de Guayaquil en invierno que es 32 °C. Carga microbiana inicial y final: La carga microbiana de aerobios mesófilos final de una salsa de tomate según la normativa colombiana es 2 x102. La carga microbiana inicial es tomada de la materia prima correspondiente que en este caso es la pasta de tomate; como se sabe la pasta de tomate es importada y tiene que tener una carga microbiana de aerobios mesófilos inicial de 3x102 según la misma normativa.1 Tratamiento Térmico: El tratamiento térmico utilizado en la industria es la pasteurización, el tiempo y temperatura utilizada en la industria es 80°C por 20 minutos. De acuerdo a la Norma Técnica Colombiana, la salsa de tomate debe tener las siguientes características sensoriales: Su aspecto debe ser completamente homogéneo, de buena consistencia es decir no debe presentar separación de sólidos ni ser excesivamente espesa, de textura uniforme y que sea capaz de fluir. Su color debe ser rojo uniforme, no deberá presentar partes decoloradas u oscuras, ni ennegrecimiento. Si es envasado en envase de vidrio no debe presentar decoloración, ni oscurecimiento o ambos en la parte del cuello del envase (oxidación del producto). Su olor y sabor deben ser propios del producto y no presentar sabor sobrecocido. El producto debe estar libre de partículas negras, grumos y restos de piel y semillas. La salsa de tomate, Catsup o Ketshup debe cumplir con los requisitos fisicoquímicos establecidos en la Tabla 1. Tabla 1. Requisitos fisicoquímicos para la salsa de tomate, Catsup o Ketchup La salsa de tomate Catsup o Ketchup debe cumplir con los requisitos microbiológicos establecidos en la Tabla 2. Tabla 2. Requisitos microbiológicos de la salsa de tomate Catsup O Ketchup en donde: n = número de muestras. m = índice máximo permisible para identificar nivel de buena calidad. M = índice máximo permisible para identificar nivel aceptable de calidad. c = número de muestras permitidas con resultado entre m y M. < = léase menor de .... Los límites máximos de metales pesados permitidos en la salsa de tomate, Catsup o Ketchup son los indicados en la Tabla 3. Tabla 3. Requisitos de metales pesados para la salsa de tomate, Catsup O Ketchup 1 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO Se recibe el tomate en cestos de madera y se procede a pesar en un peso común, luego se traslada a una banda transportadora donde se lava y se selecciona de acuerdo a los requerimientos del cliente, en esta etapa se eliminan las impurezas tales como: ramitas, tierra, hojas etc. Este tomate se deposita en una cesta donde es llevado al martillo, aquí se mete el tomate entero y el resultado son trozos muy pequeños, posteriormente el tomate es trasladado al despulpador, aquí es donde se eliminan las semillas y corteza del tomate, resultando así la pura pulpa del tomate, de aquí es llevado a un peso para chequear, luego es trasladado a un evaporador el cual concentra la pasta del tomate, midiendo esta concentración en °Brix o porcentaje de sólidos solubles (%S.S.), también es eliminado el exceso de agua por medio de la evaporación. Seguidamente la salsa de tomate es trasladada a la marmita en donde se le agregan una serie de productos tales como : azúcar, sal , especias que son mezcladas para obtener las características deseadas, al mismo tiempo ocurre un proceso de pasteurizado a 80°C durante aproximadamente 20 minutos para evitar proliferación de bacterias, después la salsa del tomate es envasada en frascos de vidrio que ha sido esterilizados previamente, esta se envasa a 80°C inmediatamente se tapa y se deja enfriar para crear un ambiente de vacío, el cual hace que el producto perduro más tiempo. DIAGRAMA DE FLUJO Azúcar, sal, y especias 2 MATERIA PRIMA E INGREDIENTES Pasta de Tomate Azúcar Vinagre Sal Especias INSTALACIONES El local debe ser lo suficientemente grande para albergar las siguientes áreas: recepción de la fruta o pasta, proceso, empaque, bodega, laboratorio, oficina, servicios sanitarios y vestidor. La construcción debe ser en bloc repellado con acabado sanitario en las uniones del piso y pared para facilitar la limpieza. Los pisos deben ser de concreto recubiertos de losetas o resina plástica, con desnivel para el desagüe. Los techos de estructura metálica, con zinc y cielorraso. Las puertas de metal o vidrio y ventanales de vidrio. Se recomienda el uso de cedazo en puertas y ventanas. EQUIPOS Marmita Estufa Despulpador PARÁMETROS DEL PROCESO En la materia prima Los tomates deben ser frescos, completamente rojos y sanos. En el proceso Los tratamientos de cocción y de pasteurizado se deben efectuar con el tiempo y temperaturas necesarias, para lograr el espesor deseado. En el producto final Debe chequearse, la textura, el color, el sabor, el olor, el grado de concentración (grados brix). Además debe chequearse el sello y contenido de la botella. FACTORES QUE AFECTAN LA ESTABILIDAD DEL PRODUCTO De acuerdo a lo que hemos leído de nuestras referencias bibliográficas, creemos que un factor importante el cual puede afectar la estabilidad del producto terminado es el pH, el cual debe ser de 3,8 (o según la Norma Técnica Colombiana máximo 4,3 a 20°C). Se necesita asegurar este pH debido a que el microorganismo que hemos propuesto como referencia necesita temperaturas de esterilización, pero nuestro proceso es solo pasteurización, entonces para que el microorganismo quede vulnerable a estas temperaturas y se pueda eliminar, necesitamos crear otra fuente de estrés a parte del calor emitido. Así mismo las temperaturas de pasteurización son clave para determinar la estabilidad de la salsa de tomate, ya que si no llegamos a la temperatura objetivo por los minutos requeridos no estaríamos consiguiendo una inocuidad adecuada para cumplir con los requerimientos de la norma. Es importante mencionar también, que la mala esterilización del envase de vidrio podría traer una contaminación cruzada al producto terminado, ya que de nada serviría lograr un buen tratamiento térmico si luego envasamos en botellas que estén contaminadas. Lo mismo podemos decir de la materia prima, la cual debe ser previamente seleccionada para evitar que en el procesamiento de la salsa estemos elaborando un producto que desde las primeras etapas esté contaminado. DEFINICION DE MICROORGANISMO DE REFERENCIA Considerando las condiciones del producto y su medio de almacenamiento podemos decir que son pocos los microorganismos que pueden sobrevivir a estas condiciones. Si analizamos la Aw nos damos cuenta que a 0,945 pueden crecer casi todo tipo de bacteria, mohos y levaduras; lo mismo pasa con la temperatura de 32°C ya que esta es la temperatura óptima a la cual la mayoría de microorganismos crece y se reproducen; pero el verdadero limitante en nuestro producto es el pH de 3,8; a este nivel pueden crecer pocas bacterias y muchos hongos y levaduras. Podríamos escoger a un hongo o levadura como referencia para el diseño del proceso ya que a estas condiciones adversas son uno de los pocos que pueden producir daño al producto o al consumidor pero en realidad estos son muy sensibles al calor por lo que no es necesario aplicar tratamientos térmicos de referencia como la pasteurización. Basándonos en datos bibliográficos y criterios dados por algunos profesionales con experiencia en este campo (MSc. Maria Fernanda Morales Romo Leroux) se tomó como referencia al Bacillus cereus que posee las siguientes características: Como se puede ver el pH mínimo para que pueda crecer este microorganismo es de 5, pero también se hace referencia que esta tolerancia puede cambiar con respecto al alimento y al tipo de de ácido que predomine en el alimento. Según criterios profesionales el Bacillus cereus si puede crecer a pH más bajos que los descritos especialmente en salsas de tomates, a pesar de esto existe otra explicación lógica para la presencia de este microorganismo a un pH tan bajo y es el hecho de que los datos expuestos se refieren a la célula vegetativa mientras que si hablamos de las esporas o peor aun de las toxinas nos daremos cuenta que estas sobreviven a pH realmente extremos por lo que no serán destruidas con esto. Además hay que considerar que el trato que el consumidor le da a la salsa es particular ya que nunca la come sola sino acompañada por lo que hay peligro que esta barrera de protección (pH) se vea neutralizada por un mal manejo del producto. Es por todo esto que el tratamiento térmico diseñado para la salsa de tomate debe buscar eliminar todo lo que represente un peligro para el producto y para el consumidor en este caso células vegetativas, esporas, toxinas; es por eso que tomamos como referencia el Bacillus cereus ya que este representa el mayor peligro posible en este producto. Recordemos que el Bacillus o esporas de Bacillus que podamos encontrar provienen ya sea del tomate o de las especias y condimentos. Factores intrínsecos Bacilo Gram positivo, esporulado, aerobio o anaerobio facultativo, móvil. La espora es ovoidea, central y no deformante. Hidroliza la lecitina de la yema del huevo y no fermenta el manitol. Su pH optimo 4.5 a 9.3; Aw 0.95 (debajo de 0,91 puede haber inhibición) y su Concentración de sal 7.5%. Factores extrínsecos Temperatura optima 30°C a 37°C, su temperatura de crecimiento es de 5°C (psicrotróficas) y de 15°C a 55°C (mesófilas) y temperatura de germinación 5°C a 8°C. B. cereus se aísla con facilidad en suelo, cosechas de cereales, vegetación, pelo de animales, agua dulce y sedimentos B. cereus está muy difundido en la naturaleza. Se aísla con facilidad en el suelo, en el polvo, en las cosechas de cereales, en la vegetación, en el pelo de los animales, en el agua dulce y en los sedimentos. No es sorprendente encontrar el organismo en el interior o en la superficie de prácticamente todos los productos agrícolas frescos. La facultad para formar esporas garantiza la supervivencia a través de todas las fases de tratamiento de los alimentos y de aquí que el microorganismo se halle presente en la mayoría de las materias primas que se utilizan en su elaboración. En circunstancias normales, la bacteria se halla en los alimentos en concentraciones inferiores a 102 unidades por gramo. En estas cantidades, el alimento puede considerarse inocuo. Toxinas Como podemos ver las toxinas representan también un peligro para la salud especialmente la emética que viene preformada en el alimento, además de resistir altas temperaturas y pH muy bajos pero en nuestro caso esto no resulta un problema ya que hay que tomar en cuenta que estas toxinas se producen solo si las células vegetativas están en condiciones óptimas incluyendo los nutrientes (arroz, productos lácteos), lo que si representa un problema son las esporas ya que sino las eliminamos pueden dar paso a otras células vegetativas e incluso si se dan las condiciones a estas toxinas. El valor de esterilización: Como dijimos anteriormente a carga microbiana de aerobios mesófilos final de una salsa de tomate según la normativa colombiana es 2 x102 1 y la carga microbiana de aerobios mesófilos inicial de la pasta de tomate es 3x102 según la misma normativa por lo que el valor de esterilización es 0,18. Valor D: El valor D a 85°C es 30 minutos a un ph de 4,6 (Wen Sun, 2006). El valor D para el mismo proceso a 85°C con un pH de 3,8 (nuestro producto) es de 14,4 minutos. Este último valor lo calculamos tomando como referencia lo expresado en la bibliografía (ya que esta determina que por cada unidad de ph que bajemos el valor D va a disminuir en un 65%; como la referencia de ph es 4,6 y queremos llegar a 3,8 entonces hay una reducción de 0,8; con este valor la reducción del valor D es del 52% por lo que el nuevo valor D es 14,4. El valor z es característico de cada microorganismo es verdad, pero también depende mucho de las condiciones del alimento en el que se encuentra, como valor referencial tomamos 10. 1 ph 65% ph 4,6 D85: 30 30*0,52 = 15,6 30 – 15,6 = 14,4 0,8 ph x ph 3,8 D85: 14,4 x: 52 % CALCULOS Y RESULTADOS DETERMINACION DE FH Y JH ParámetroValorTR95 °CTo (Temperatura inicial producto)37 °CFh181,5 minFh260 minCUT22 mintpi13,2 minTPi178 °CI (TR-T0)58 °CJi47 °CJh10,8 Tc14°CFc12,5 minTl2 minTo (Temperatura inicial de enfriamiento)77,5 °CIc 63,5 °CJc1,32 Para poder obtener Jh y Fh tenemos que realizar la recta de calentamiento, y para Jc y Fc necesitamos de la curva de Enfriamiento, ambas se describen a continuación. Como se puede notar en el gráfico de calentamiento que se presenta a continuación a simple vista podríamos decir que existen dos desviaciones en la tendencia de la curva, pero después del respectivo análisis nos dimos cuenta que existe solo una ruptura de la curva cuando el delta es de 30 a 31°C, y la temperatura del producto está entre 64 y 65°C, lo cual coincide con la temperatura de gelatinización del almidón que está entre 53 y 64 °C. Eso explicaría la existencia de la curva rota a ese nivel; la otra ruptura no se la considera ya que no hay explicación alguna para la misma, así como tampoco se presenta tan pronunciada y contundente. GRÁFICOS Curva de Calentamiento Curva de Enfriamiento EVALUACIÓN DEL PROCESO TÉRMICO METODO GENERAL Tiempo(min)Temperatura producto (°C)Letalidad(L)Promedio letalidad(L)t*L0371,58489E-05 2381,99526E-051,79008E-053,58016E-054403,16228E-052,57877E-055,15754E-056425,01187E-054,08707E-058,17415E-058436,30957E-055,66072E-050,00011321410447,94328E-057,12643E-050,00014252912490,0002511890,0001653110,00033062114530,0006309570,0004410730,00088214616520,0005011870,0005660720,0011321451855,50,0011220180,0008116030,00162320620580,0019952620,001558640,0031172812257,50,0017782790,0018867710,00377354224600,0031622780,0024702790,0049405572661,50,0044668360,0038145570,0076291142862,50,0056234130,0050451250,01009024930640,0079432820,0067833480,0135666963264,50,0089125090,0084278960,01685579234650,010,0094562550,01891250936650,010,010,023866,50,0141253750,0120626880,02412537540690,0251188640,019622120,039244244270,50,0354813390,0303001020,06060020344730,0630957340,0492885370,0985770734674,50,0891250940,0761104140,15222082849760,1258925410,1075088170,32252645251770,1584893190,142190930,284381865277,50,1778279410,168158630,1681586354720,0031622780,0904951090,18099021957500,0010,0020811390,00624341660447,94328E-050,0005397160,001619149 F851,441966166 MÉTODO DE STUMBO Datos F objetivoF85=2,6 minTr95 °CTo37°CZ10°C/18°FFh181,5 minFh260 minjc1,32jh0,8 Realizaremos la evaluación tomando en cuenta que nuestro producto presenta una curva rota, calcularemos el F con los datos de nuestro experimento: Se procederá al cálculo de gbh por medio de la formula gbh=Tr-To*Jh*10-t-tpifh El resultado de gbh : 15,5 Obtendremos así todos los valores para poder hallar nuestro g donde tenemos g=10b b=1fh2*(fh1*log⁡(jhIc)-fh1-fh2*loggbh-t) b=1,016 El resultado de g : 10,37 De acuerdo a la Tabla 9.14 determinamos el valor de fhUgbh Z=18°FfhUgj=1∆g∆jgj=1.322513,64,815,1426,5715,53014,65,316,29 Lo que nos da como resultado fhUgbh: 26,57 De acuerdo a la Tabla 9.14 determinamos el valor de fhUg Z=18°FfhUgj=1∆g∆jgj=1.32 108,782,699,6408611,2210,371510,883,5712,0224 Lo que nos da como resultado fhUg: 11,22 Con el log (gbh)obtenemos un r: 0,65 Teniendo fhUgy fhUgbhdeterminamos nuestra U: U=fh2fhug+rfh1-fh2fhugbh U=5,865 Con esos datos nuestro F85: 0,5865 Tiempo total de proceso teórico (F objetivo) F= PU*D85 F= (0,18)*(14,4)= 2,6 minutos Análisis Como se puede apreciar para poder evaluar el proceso térmico realizado hemos utilizado dos métodos, Stumbo y el método General. En el método general obtuvimos un F85 de 1,44 mientras que en Stumbo 0,5865. Es decir por medio de los dos métodos podemos enunciar que nuestro proceso estuvo sub-procesado. Para el mismo proceso tenemos que Stumbo obtuvo una menor letalidad que el método general, lo cual puede explicarse si es que recordamos que Stumbo no considera el enfriamiento. Al ver una letalidad inferior a la del método general se comprueba que Stumbo considera un colchón de seguridad muy grande basándose en la toma de los peores casos o situaciones. DISEÑO DEL PROCESO TÉRMICO Se realizaron combinaciones de Temperatura y tiempo para tener definido qué hacer cuando existe una desviación con respecto a la temperatura de la retorta y la temperatura inicial del producto. Con la ayuda de estos datos podremos construir una ficha, y si se presentan estas variaciones en las condiciones de trabajo ya descritas podemos tener una acción correctiva inmediata. Casos Considerados Temperaturade retorta (°C)Temperatura inicial alimento (°C)190352903739040495355953769540798358983799840 Cálculos para el Diseño del proceso térmico por el método de Stumbo Datos F objetivoF85=2,6 minZ10°C/18°FFh81,5 minjc1,32jh0,8 Debemos calcular los tiempos de proceso a las diferentes temperaturas para lograr el F objetivo en nuestro producto, basados en el estudio del microorganismo más termorresistente. La metodología empleada en los cálculos se detalla a continuación: Calculamos el valor de fhU para poder ingresar a la tabla 9.14 y encontrar el valor de gj=1.32 Con la fórmula gj=gj=1+j-1∆g∆j logramos calcular el valor deseado de gj=1.32 , con ello extrapolamos los valores obteniendo así el valor de gj=1.32 correspondiente para el fhU calculado. Luego calculamos el valor de Bb con la fórmula: Bb=fhlogjhI-logg obteniendo finalmente el valor del tiempo mediante la fórmula: t=Bb+tpi Caso Nº1 Tr90°CTo35°CZ=18°FfhUgj=1∆g∆jgj=1.329021,67,624,03299,3924,8410022,37,824,796 Bb=20,24 t=33,44 min Caso Nº2 Tr90°CTo37°CZ=18°FfhUgj=1∆g∆jgj=1.329021,67,624,03299,3924,8410022,37,824,796 Bb=18,93 t=32,13 min Caso Nº3 Tr90°CTo40°CZ=18°FfhUgj=1∆g∆jgj=1.329021,67,624,03299,3924,8410022,37,824,796 Bb=16,86 t= 30,06 min Caso Nº4 Tr95°CTo35°CZ=18°FfhUgj=1∆g∆jgj=1.3215025,28,427,8920027,19,130,01313,4634,82 Bb=11,36 t=24,56 min Caso Nº5 Tr95°CTo37°CZ=18°FfhUgj=1∆g∆jgj=1.3215025,28,427,8920027,19,130,01313,4634,82 Bb=10,16 t=23,36 min Caso Nº6 Tr95°CTo40°CZ=18°FfhUgj=1∆g∆jgj=1.3215025,28,427,8920027,19,130,01313,4634,82 Bb=8,28 t=21,48 min Caso Nº7 Tr98°CTo35°CZ=18°FfhUgj=1∆g∆jgj=1.3215025,28,427,8920027,19,130,01626,9248,15 Bb=1,62 t=14,82 min Caso Nº8 Tr98°CTo37°CZ=18°FfhUgj=1∆g∆jgj=1.3215025,28,427,8920027,19,130,01626,9248,15 Bb=0,474 t=13,67 min Caso Nº9 Tr98°CTo40°CZ=18°FfhUgj=1∆g∆jgj=1.3215025,28,427,8920027,19,130,01626,9248,15 Bb=-1,31 t=11,89 min Obtenidos estos datos como mencionamos anteriormente, construimos una tabla de combinación de tiempos y temperaturas, en la cual nos podemos dar cuenta de manera más clara, como va disminuyendo el tiempo de proceso al aumentar la temperatura de retorta y mantenerse constante la temperatura inicial del producto; así como las variaciones en el tiempo de proceso al cambiar la temperatura inicial del producto y no así la de la retorta. El reporte que se presenta a continuación es un reporte similar a los que entrega TechniCAL Inc cuando realiza los estudios de penetración y distribución de calor. FICHA DE COMBINACIONES DE TIEMPO Y TEMPERATURA Producto: Salsa de tomate Envase: N/A Retorta: Marmita Factores críticos: - Formulación del producto y proceso de elaboración compatible con el utilizado durante el estudio de penetración de calor. Valores del proceso: Jh= 0,8 Jc= 1,32 Fh= 81,5 Fc= 81,5 F= 2,6 Come-Up-Time= 13,2 Temperatura Retorta(°C)Temperatura Inicial(°C)Tiempo de Proceso Calculado(minutos)Tiempo de Proceso calculado(HH:MM:SS)Tiempo de Proceso Sugerido (minutos)903533,4400:33:2734,00903732,1300:32:0833,00904030,0600:30:0431,00953524,5600:24:3425,00953723,3600:23:2224,00954021,4800:21:2922,00983514,8200:14:5015,00983713,6700:13:4114,00984011,8900:11:5412,00 Análisis Esta ficha me va a permitir saber por cuánto tiempo voy a realizar mi proceso dependiendo de la temperatura a la cual ingresa el alimento, así como la temperatura a la cual está funcionando la retorta. Los rangos de temperatura de retorta empleados van de 90°C a 98°C puesto que el proceso se lleva a cabo en un equipo que emplea agua caliente como medio de calentamiento. Las temperaturas iniciales del alimento toman valores mayores a la temperatura ambiente, debido a que nuestro proceso de pasteurización es llevado a cabo inmediatamente después de la cocción del producto, por ello el alimento siempre tendrá valores iniciales elevados. FACTOR DE CALIDAD Definición de Factor de Calidad La salsa de tomate puede tener varios factores de calidad dentro de los cuales podemos considerar principalmente dos, el licopeno y la viscosidad. La viscosidad es un factor de calidad importante pero no lo tomamos en cuenta ya que puede estar influenciado por muchos agentes dentro de los cuales encontramos la temperatura, pero no es el único; además hay que recordar que la textura, consistencia y viscosidad de la salsa va a depender mucho del gusto del consumidor; hay un sector de la población que prefiere una salsa consistente y viscosa y hay otros que no; es por eso que un producto considerado de calidad por algunos puede a la vez ser considerado como uno no tan bueno y de mala calidad, mientras que la cantidad de licopeno, que tiene propiedades antioxidantes, definitivamente va ser considerado como bueno por todos. Además la viscosidad puede tener valores D y Z dependiendo obviamente de la temperatura y de la fórmula específica del producto, lo cual nos obligaría a hacer pruebas para determinar los valores D y Z de la viscosidad de nuestra salsa de tomate, lo cual haría más largo el proceso de análisis. Es por todo esto y más, que consideramos al licopeno como nuestro factor de calidad; a continuación presentamos una breve reseña de este caroteno: El licopeno es un pigmento vegetal, soluble en grasas, que aporta el color rojo característico a los tomates, sandías y en menor cantidad a otras frutas y verduras. Pertenece a la familia de los carotenoides como el β-caroteno, sustancias que no sintetiza el cuerpo humano, sino los vegetales y algunos microorganismos, debiéndolo tomar en la alimentación como micronutriente. El código alimentario asignado por la Unión Europea a esta sustancia es E-160d. Dentro de las funciones o beneficios del Licopeno la más importante es la de antioxidante. Ayuda pues a combatir los antirradicales libres que son algunos de los causantes principales de la mala salud de las células o daño celular. Funcionarían atenuando los daños oxidativos sobre nuestros tejidos siendo, pues, un buen preventivo sobre enfermedades cardiovasculares, algunos tipos de cáncer y en general sobre el envejecimiento de nuestro organismo. Aumentan o refuerzan nuestras defensas (sistema inmune o inmunológico) ya que el Licopeno incrementa la actividad de las células asesinas o killer. El Licopeno es un extraordinario pigmento vegetal natural que da o aumenta el color rojizo para salsas, mermeladas, etc. En el Mercado Común Europeo su denominación, como colorante alimentario, es E-160d. Su uso está muy extendido ya que no se diluye con el agua y es natural. Mediante datos proporcionados por profesionales en la materia (Ing. Fabiola Cornjeo), podemos encontrar el valor D0 del caroteno así como su valor Z, teniendo así 43,6 min y 25,5°C, respectivamente. A continuación realizaremos el cálculo del F de calidad del proceso experimental, para poder luego calcular el porcentaje de retención del licopeno en nuestro producto final. Para ello: Calculamos g con la siguiente fórmula: g=TR-To.Jh.10-(t-tpiFh)g=95-37.0,8.10-(52-13,281,5) obteniendo un valor: g=15,5 Necesitamos obtener el valor de fhU45,9, para lograr esto debemos realizar una serie de interpolaciones. De acuerdo a la Tabla 9.15 determinamos el valor de fhU60y fhU70 Con la fórmula gj=gj=1+j-1∆g∆j logramos interpolar y calcular el valor deseado, obteniendo así: Z=60°CfUgj=1∆g∆jgj=1.32415,4918,283,3815,5311,636,6513,76 Z=70°CfUgj=1∆g∆jgj=1.32313,738,5816,472,8415,528,355,1910,01 Ahora extrapolamos, fUZ4,1445,93,38602,8470 U=Fh4,14= 81,54,14=19,68 Por medio de la fórmula ya conocida Fo=19,68*1095-121,125,5 Fo(adentro)=1,86 min Ahora calculamos exactamente lo mismo pero con gv y jv, gv=0,515,5=7,75 jv=0,51,32=0,66 De acuerdo a la Tabla 9.15 determinamos el valor de fhU60y fhU70 Con la fórmula gj=gj=1+j-1∆g∆j logramos interpolar y calcular el valor deseado, obteniendo así: Z=60°CfUgj=1∆g∆jgj=0,6627,044,0255,672,567,75311,636,659,369 Z=70°CfUgj=1∆g∆jgj=0,66213,738,5810,782,2797,7538,355,196,58 Ahora extrapolamos, fUZ2,95645,93,56602,27970 U=Fh2,956= 81,52,956= 27,57 Por medio de la fórmula ya conocida F=27,57*1095-121,125,5 Fo(afuera)=2,611 min Ahora sacamos F promedio con D121,1= 43,6 F= Fadentro+DlogD+10,92Fafuera-Fadentro43,6 F= 5,11 min Determinamos el porcentaje de Retención del Licopeno, CfCo=10-FD Obtuvimos un 76% de retención de licopeno en la salsa de tomate en nuestro proceso. Análisis Este porcentaje de retención puede ser considerado como alto, si vemos el tiempo de proceso que es más de media hora y la temperatura de la retorta que es 95°C, podríamos enunciar que el proceso térmico no ha afectado mucho el factor de calidad, ya que con esa temperatura y tiempo podríamos haber esperado peores resultados. Cálculos para determinar el F de calidad de los procesos diseñados Datos F objetivoF85=2,6 minZ calidad25,5°C/45,9°FD121,1 calidad43,6 minFh81,5 minjc1,32jh0,8 Para la calidad vamos a determinar el porcentaje de retención del licopeno en cada uno de los procesos diseñados anteriormente, para de esta forma identificar cual es el proceso que retiene mayor cantidad del mismo y así lograr la optimización del proceso térmico. Para el cálculo de porcentaje de retención necesitamos el F de calidad, el cual va a ser calculado en todos los casos mediante la siguiente metodología: Primero calculamos el valor g a partir de la fórmula: g=TR-To.Jh.10-(t-tpiFh) Con este valor g y el valor Z de calidad, ingresamos a la tabla 9.15 y calculamos el fhUZ De acuerdo a nuestro valor de Z, en la Tabla 9.15 debemos primero interpolar determinados valores de fhU60y fhU70 Con la fórmula gj=gj=1+j-1∆g∆j una vez obtenidos estos valores, extrapolamos para obtener el fhU45,9 de esta forma podemos calcular U y luego calcular el valor de FT en el interior del envase, con la fórmula FT=U*10Tr-TZ Luego calculamos los valores de gv y jv, gv=0,5 g jv=0,5 jc que me permitirán ingresar nuevamente a la tabla 9.15 y calcular el nuevo valor de fhUZ mediante las interpolaciones y extrapolaciones correspondientes de fhU60y fhU70 Calculamos el valor de U y de Fv en el exterior del envase, con la fórmula ya conocida Fv=U*10Tr-TZ Obtenidos los dos valores de FT, calculamos F de calidad mediante la fórmula: F= FTadentro+DlogD+10,92Fvafuera-FTadentro43,6 Finalmente, determinamos el porcentaje de retención del licopeno, CfCo=10-FD Caso Nº1 Tr90°Cg24,84fU17,47F0,66gv12,42fU24,83Fv1,02F2,29CfCo0,89 De acuerdo a los cálculos realizados se encuentra un porcentaje de retención del licopeno de 89% cuando la temperatura del proceso es de 90°C. Caso Nº2 Tr95°Cg34,82fU112,59F0,61gv17,41fU27,24Fv1,07F2,67CfCo0,87 De acuerdo a los cálculos realizados se encuentra un porcentaje de retención del licopeno de 87% cuando la temperatura del proceso es de 95°C. Caso Nº3 Tr98°Cg48,15fU116,35F0,62gv24,08fU212,8Fv0,79F1,41CfCo0,93 De acuerdo a los cálculos realizados se encuentra un porcentaje de retención del licopeno de 93% cuando la temperatura del proceso es de 98°C. Con todos los resultados obtenidos de porcentajes de retención en cada caso, construimos una tabla en la cual compararemos los valores obtenidos de acuerdo a cada temperatura, y podremos determinar cuál de los procesos es el que me permite mayor retención, y este será por consiguiente el proceso más conveniente a emplear. FICHA DE PORCENTAJES DE RETENCIÓN DE LICOPENO Temperatura de Retorta(°C)F calidad% de Retención1902,2989%2952,6787%9981,4193% Análisis Como podemos observar en la tabla anterior, los porcentajes de retención del licopeno varían dependiendo de la temperatura del proceso, estas variaciones me sirven para poder optimizar el proceso térmico, ya que si obtenemos el mismo valor de letalidad deseada para el microorganismo en cada una de estas temperaturas, puedo elegir cualquiera para realizar mi proceso; por ello, al tener valores de retención de un compuesto que me representa calidad de mi producto, asociados a estas temperaturas, se convierte este valor en un determinante del proceso, puesto que voy a elegir el que más retención tenga. Es así que de acuerdo a los resultados obtenidos, podemos decir que el mejor proceso para la salsa de tomate es el que se realiza a 98°C ya que me retiene un 93% de licopeno. A parte de esto, entre las 3 temperaturas iniciales escogemos 40 °C ya que a esta temperatura inicial se obtiene un menor tiempo de proceso, por lo que el proceso óptimo sería tener 98 °C de temperatura de la retorta con 40 °C de temperatura inicial. La optimización del proceso se logra al establecer la temperatura a la cual hay menor pérdida de calidad, lo cual en el caso de nuestro producto representa menores pérdidas del antioxidante licopeno. RECOMENDACIONES No hay suficientes implementos de laboratorio que faciliten la experimentación que realizamos, nos causo un factor limitante para realizar nuestro proyecto. Además el material de las dos ollas debe ser el mismo, ya que en nuestra experimentación utilizamos una que tenía más resistencia a la transferencia de calor que la otra por lo tanto no conseguimos iguales condiciones, lo que implica que hubieron variabilidades en el proceso y resultados. Es recomendable estudiar la naturaleza del alimento antes de determinar curva rota en el estudio térmico ya que muchas veces hay desviaciones en la tendencia de la curva que necesariamente no son provocados por cambios de la velocidad de penetración de calor en el producto; sino que pueden originarse en otros factores como lo es un error de medición. En la actualidad, se pueden utilizar programas como Excel 2007 para calcular de manera rápida el F0, y así poder presentar una ficha donde se encuentren las combinaciones de temperatura de la retorta con su respectivo tiempo, los cuales ayudarán cuando haya una desviación del proceso, esto quiere decir, que en el caso de que la temperatura inicial o temperatura de retorta por algún motivo cambien se pueda realizar las acciones correctivas pertinentes que aseguren la inocuidad del producto terminado. Se deben de tener datos registrados de las temperaturas del proceso en cuanto a la pasteurización del producto, así como también de los tiempos requeridos para conseguir una letalidad apropiada, para tener constancia de que el proceso se está empleando de manera correcta, más aún si tenemos que exportar y nos vemos regulados por la FDA. CONCLUSIONES En la experimentación no se llegó jamás a la temperatura de pasterización deseada o expuesta en la bibliografía, al principio se creyó que podría ser un factor limitante o incluso adverso, pero después al final del análisis se logró entender que toda la experimentación iba enfocada a obtener Jh, Jc, Fh y Fc que son los parámetros reales y específicos para cada tipo de proceso lo cual explica el por qué no importa si alcanzamos o no la temperatura expuesta en la bibliografía. El microorganismo tomado como referencia fue el Bacillus cereus ya que las condiciones para su crecimiento coincidían con las del alimento y su estado de almacenamiento, a excepción del ph de tolerancia de la célula vegetativa que era de 4,1 mientras que la del producto es 3,8; aunque después se descubrió que la referencia no solo eran las células vegetativas sino también las esporas que pueden resistir ph más bajos; por lo tanto para el diseño de proceso térmico se deben tomar en cuenta no solo las condiciones de supervivencia de la célula como tal sino también de la espora, y como en un diseño siempre se toma el peor de los casos entonces el ph descrito anteriormente no representa ningún inconveniente. Como pudimos ver mediante el método de Stumbo el F85 experimental (0,5865) es menor al objetivo o teórico (2,6 minutos), entonces podemos enunciar que el producto realizado en laboratorio está sub-procesado, lo cual coincide con el análisis realizado por el método General. Se puede notar que Stumbo considera un gran colchón de seguridad. El porcentaje de retención obtenido en las condiciones experimentales es de 76%, el cual es considerado bajo, si comparamos con los porcentajes obtenidos en los procesos de diseño con diferentes temperaturas, ya que cualquiera de ellos me dan valores superiores, pero esto se debe a que en la parte experimental se realizó un calentamiento durante casi una hora, lo cual influyó en la reducción del licopeno, sin embargo los resultados no son tan adversos. Evaluando los F de calidad obtenidos de cada temperatura en la investigación podemos enunciar que las condiciones óptimas de proceso son 98°C de retorta y 40°C temperatura inicial; ya que en esta combinación se presentó el mayor porcentaje de retención de licopeno además escogimos 40°C ya que a esta temperatura inicial del producto el tiempo de proceso disminuye lo cual es positivo, aparte de todo eso con esta combinación obviamente se mantuvo las condiciones de inocuidad inicialmente planteadas por medio de la letalidad requerida para el microorganismo referencia. BIBLOGRAFIA www1,2011. Norma Técnica Colombiana para Salsa de Tomate NTC921 www2,2001. http://www.monografias.com/trabajos40/salsa-de-tomate/salsa-de-tomate2.shtml www3,2011. http://www.fao.org/inpho_archive/content/documents/vlibrary/AE620s/Pprocesados/HORT5.HTM. www4,2011. . http://www.gencat.cat/salut/acsa/html/es/dir3226/acsabrief06-2011bacillus_cereus_es.pdf. www5,2011. http://www.herbogeminis.com/IMG/pdf/bacillus-cereus.pdf. www6,2011. http://www.consumer.es/seguridad-alimentaria/sociedad-y-consumo/2003/12/20/10001.php. www7,2011. http://books.google.com.ec/books?id=94BiLLKBJ6UC&pg=PA87&dq=gelificacion+almidon&hl=es&ei=NwdsTo_JK9KWtwe42ZjrBQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=6&ved=0CEEQ6AEwBQ#v=onepage&q&f=false www8, 2011. http://www.enbuenasmanos.com/articulos/muestra.asp?art=670. Wen Sun, Da. 2006. Thermal Food Processing. Taylor and Francis Group editorial, Florida, USA.

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