Esterilización de la leche evaporada

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE
MÉXICO
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES
CUAUTITLÁN
Ingeniería en alimentos
PROYECTO PROCESOS TÉRMICOS
Altas temperaturas
“Esterilización de la leche evaporada”
Profesora: María Guadalupe López Franco
Alumno:
Melo Cruz Stephanie
Fecha de entrega: 2016

INDICE
Pág.
PROCESO TECNOLOGICO
1. Introducción…………………………………………………………………………………………………………………………………..…… 2
2. Leche evaporada, descripción, composición química y propiedades termo físicas………………………..…… 3-4
3. Proceso de elaboración de la leche evaporada…………………………………………………………………………………… 4
4. Diagrama de bloques………………………………………………………………………………………………………………………….. 5
5. Descripción de las operaciones del diagrama de bloques…………………………………………………………………... 6-7
6. Variables a considerar……………………………………………………………………………………………………………..…….….. 7
7. Evaporización………………………………………………………………………………………………………………………..……….…. 8
ESTERILIZACIÓN
8. Esterilización, definición……………………………………………………………………………………………………..………..…… 8
9. Operaciones preliminares a la esterilización…………………………………………………………………………………..….. 9
10. Sistema de envasado de los alimentos……………………………………………………………………………...…………..….. 9-10
11. Métodos de esterilización de envases…………………………………………………………………………………………..…... 10
12. Factores que determinan el tiempo necesario para que el centro de alimento contenido
en el recipiente alcance la temperatura de esterilización…………………………………………………………………. 10-11
13. Métodos de esterilización………………………………………………………………………………………………..……….…….. 11-12
14. Principios teóricos de la esterilización………………………………………………………………………………..……….….. 12-13
15. Importancia de la determinación de parámetros en la esterilización………….……………………………………. 14-15
16. Indicadores de comprobación de la esterilidad………………………………………………………………………………… 16
17. Cinética de muerte de muerte de los microorganismos…………………………………………………………………… 17
18. Tiempo de reducción decimal…………………………………………………………………………………………………………... 17
19. Tiempo de muerte térmica………………………………………………………………………………………………..……….…... 18-19
20. Curva de calentamiento……………………………………………………………………………………………………………….….. 20
21. Criterios de selección de equipos de esterilización…………………………………………………………………….….... 20-24
22. Punto frio de la lata…………………………………………………………………………………………………………………………. 25
23. Determinación del punto frio…………………………………………………………………………………..………………….….. 25
24. Estrategia de acomodo de termopares…………………………………………………………………………………….....…. 26
25. Curvas de penetración de calor………………………………………………………………………………………………....…… 26
26. Métodos numéricos aplicados a la esterilización………………………………………………………………..………..…… 27-30
27. Bibliografía………………………………………………………………………………………………………………………………..….….. 30

INTRODUCCIÓN
Los métodos de conservación de alimentos basados en tratamientos térmicos (escaldado, pasteurización
o esterilización) conllevan a una disminución de la calidad nutricional y organoléptica del alimento.
Este aspecto, es un reto para la industria ya que el consumidor demanda alimentos cada vez más frescos
y naturales, menos procesados pero de rápida preparación y que, además de tener una vida útil
prolongada mantengan sus cualidades nutricionales y sensoriales, ha llevado a los investigadores y a las
empresas de alimentos a perfeccionar los tratamientos térmicos y a desarrollar otros alternativos.
La esterilización es uno de los tratamientos más agresivos ya que sus elevadas temperaturas, de más de
100 ºC mantenidas en algunos casos hasta 20 minutos, afectan al valor nutricional y organoléptico del
alimento. Su finalidad es inactivar toda forma de vida en el producto. Actualmente este tipo de
tratamiento apenas se utiliza y ha sido reemplazado por el UHT. En este proceso se alcanzan
temperaturas elevadas de hasta 150ºC, aunque durante espacios muy cortos de tiempo, menos de 5
segundos, seguido de un rápido enfriamiento. Además de alargar la vida útil del producto y garantizar
su seguridad al consumo, este tratamiento afecta menos a la calidad sensorial y nutricional.
El método de procesado térmico llamado pasteurización (en honor a Louis Pasteur) es un tratamiento
calórico relativamente ligero, con temperaturas menores de 100ºC, que contribuye a conservar el
alimento sobre el que se aplica, siempre que se mantenga posteriormente refrigerado como por ejemplo
la leche, o se complemente con otro método de conservación. Cuanto mayor sea la temperatura, menor
será el tiempo de aplicación y viceversa. Este tratamiento térmico está destinado a destruir los
microorganismos patógenos destruyendo una gran población (99%) de células bacterianas. Produce
pocos cambios nutricionales y sensoriales. El escaldado es uno de los tratamientos por calor más
suaves. Se aplica a frutas y verduras para, además de fijar su color, inactivar sus enzimas alterantes y
destruir algunos microorganismos a modo de paso previo de otros procesos de conservación como la
congelación.

LECHE EVAPORADA
Se entiende por leches evaporadas a los productos obtenidos mediante eliminación parcial del agua de
la leche por el calor o por cualquier otro procedimiento que permita obtener un producto con la misma
composición y características. El contenido de grasa y/o proteínas podrá ajustarse únicamente para
cumplir con los requisitos de composición estipulados en las Normas, mediante adición y/o extracción
de los constituyentes de la leche, de manera que no se modifique la proporción entre la caseína y la
proteína del suero de la leche sometida a tal procedimiento. En resumen es una leche homogenizada,
concentrada y esterilizada.
La concentración y la desecación son procedimientos que permiten una conservación prolongada de
todos los componentes de la leche en volumen reducido. Algunos de estos productos tienen
utilizaciones especiales, pero su mayor interés reside en poder guardar producciones excedentes de
leche de una estación a otra, o de un país a otro.
Se distinguen dos tipos diferentes: Leche concentrada no azucarada, y leche concentrada azucarada. La
leche concentrada ordinaria (leche evaporada), obtenida a partir de la leche completa o desnatada;
sustituye a la leche completa en el consumo doméstico y se encuentra a diferentes concentraciones,
sobre todo a 1/3 y a ½ de su volumen. Este producto es estéril. Tras la concentración y
homogenización, se envasa en botes metálicos que se esterilizan en autoclave.
La leche concentrada con azúcar (leche condensada) utilizada principalmente en la alimentación
infantil, se obtiene a partir de la leche completa. La fabricación de leche concentrada descremada con
azúcar para pastelería, es escasa. El producto no es estéril. Es un producto ligeramente amarillento y se
parece a la mayonesa. La alta concentración de azúcar en esta leche aumenta la presión osmótica hasta
el punto que la mayoría de los microorganismos son destruidos. La concentración de azúcar en la fase
acuosa no debe ser inferior a 62,5% ni superior a 64, 5%. En este último caso la solución azucarada
alcanza su punto de saturación y comienza la cristalización, formándose un sedimento.
Tabla 1 Contenido de grasa de los diferentes tipos de Leche Evaporada.
Tipo de Leche Evaporada Grasa (%) ESM Lácteo mínimo (%)
Aromatizada 15 11.5
Desnatada 7.5 17.5
Semidesnatada 1-7.5 20
Entera 1 20
Rica en grasa 7.5 11.5
COMPOSICIÓN QUÍMICA
Tabla 2 Composición química de la Leche evaporada
AGUA 74.1%
LÍPIDOS 9.1%
PROTEÍNAS 8.2%
CARBOHIDRATOS 8.6%

PROPIEDADES TERMOFÍSICAS:
Estas propiedades definen físicamente a una sustancia y varían con respecto a la temperatura estas son:
Calor específico (Cp), Densidad (ρ), Conductividad térmica (KT) y Difusividad térmica ( ).
Tabla 3 Propiedades termofísicas de la Leche Evaporada
Calor específico 3.583 KJ/kg°C
Densidad 1041.08 kg/m3
Conductividad Térmica 0.512 W/m°C
Difusividad térmica 1.312X10-7
m/s2
PROCESO DE ELABORACIÓN DE LECHE EVAPORADA
La leche evaporada se obtiene por una deshidratación parcial de la leche entera, semidescremada o
descremada, cuya conservación se asegura mediante la esterilización, un tratamiento térmico que
combina altas temperaturas con un tiempo determinado. Este tratamiento de conservación asegura la
destrucción total de los microorganismos patógenos presentes en la leche y de sus esporas (formas de
resistencia de los microorganismos), dando lugar a un producto estable y con un largo período de
conservación.
Figura 1. Proceso de elaboración de Leche evaporada
En primer lugar, la leche, que ha debido ser higienizada, pasteurizada y estandarizada en su contenido
graso, pasa al evaporador (1) de varios efectos, donde se elimina la cantidad deseada de agua. El
producto concentrado pasa a un homogeneizados (2), que divide finamente los corpúsculos de grasa,
así como cualquier precipitado producido en los tubos del evaporador. Después se procede a su
enfriamiento (3) hasta unos 14º C y se envía al depósito (4), donde se le añaden estabilizantes para que
pueda aguantar el posterior tratamiento de esterilización. Pasa después a la llenadora de latas (5) y de
ahí a un precalentador (6). Por último, las latas cerradas con el producto se esterilizan (7) a 110-120º C
durante unos quince a veinte minutos.

Línea de producción de leche evaporada:
La deshidratación parcial de la leche consiste en eliminar parte del agua de constitución de la misma
para aumentar de este modo su vida útil. Debido al descenso del contenido en agua que se produce en
el alimento, se inhibe el crecimiento microbiano y la actividad enzimática. Además, disminuye el peso
y el volumen del producto nuevo aspecto al original, de modo que se reducen los gastos de transporte y
almacenamiento. Por ello, para su comercialización es necesario aplicarle a la leche concentrada un
tratamiento de conservación adicional, que es la esterilización, y puede ser la clásica o UHT. De esta
manera, se obtiene la leche evaporada.
Las etapas necesarias para la fabricación de leche evaporada son:
1. Evaporación: Después del tratamiento previo de la leche esta se bombea al evaporador, que suele
ser del tipo de capa descendente y varios efectos. La leche pasa a través de tubos calentados por
vapor y sometidos a vacío. Se produce una ebullición a temperaturas comprendidas entre 50 y 60°C.
El contenido en sólidos de la leche aumenta al eliminarse el agua y se le denomina leche
concentrada. Se efectúa una comprobación constante de la densidad. La concentración en sólidos se
considera correcta cuando la densidad a alcanzado un valor de aproximadamente 1,07. En ese
momento, un kilo de leche evaporada con 8% de grasa y 18% de sólidos no grasos habrá sido
producida a partir de 2,1 Kg. de leche cruda. El contenido graso será de 3,08% y el contenido en
sólidos no grasos, del 8,55%.
2. Homogenización: La leche concentrada se bombea desde el evaporador a un homogenizador que
trabaja a una presión de 12,5-25 MPa (125-250 bar). De esta forma se consigue la dispersión de la
grasa y se evita que los glóbulos de dicha sustancia formen grumos durante el proceso posterior de
esterilización, normalmente se recomienda una homogenización de dos etapas. La homogenización
no debe ser muy intensa, ya que puede perjudicar a la estabilidad de las proteínas, con el
consiguiente riesgo de coagulación de la leche durante la esterilización, se trata por lo tanto de
encontrar la presión de homogenización exacta que nos dará la requerida dispersión de la grasa, pero
lo suficientemente baja como para evitar el riesgo de coagulación.
3. Enfriamiento: Después de su homogenización, la leche se enfría a unos 14°C si se va a llenar
directamente o a unos 5-8°C si se va a mantener almacenada mientras se realiza una prueba de
esterilización. A esta altura del proceso se realiza una comprobación final del contenido en grasa y
en sólidos no grasos.
4. Depósito: En el depósito es donde se le añaden estabilizantes para que pueda aguantar el posterior
tratamiento de esterilización. Los estabilizantes que pueden ser añadidos a la leche evaporada son,
entre otros, el bicarbonato de sodio, citratos sódico y potásico, ortofosfatos de sodio y de potasio,
polifosfatos de sodio y potasio (bifosfatos, trifosfatos y polifosfatos), en una cantidad total que no
superará el 0,2% para leches evaporadas cuyo extracto seco total sea inferior al 28% y de 0,3% si es
superior.
5. Envasadora: Mediante maquinas llenadoras se dispone el producto en latas que se cierran antes de
proceder a la esterilización, se selecciona la temperatura de llenado con objeto de que la formación
de espuma sea la menor posible.
6. Precalentamiento: Es necesario pasar por una etapa de precalentamiento antes de la esterilización,
para aumentar gradualmente la temperatura, 93-100 °C a 25 min o 115-128°C por 1 a 6 minutos.
7. Esterilización y enfriamiento: Durante esta sección de esterilización y enfriamiento las latas con el
producto en su interior y cerradas pasan a los autoclaves, que pueden operar de forma continua o por
gas. En este último caso, las latas se apilan en jaulas especiales, que se meten en autoclave. En los
de funcionamiento continuo las latas pasan a través de la autoclave por una cinta transportadora a
una velocidad controlada de forma precisa.

En ambos tipos, las latas se mantienen en movimiento durante la esterilización. De esta forma, el
calor se distribuye de forma más rápida y uniforme a través de las latas. Cualquier precipitación
proteínica durante este tratamiento térmico se distribuye uniforme por toda la leche. Después de un
cierto periodo de calentamiento, la leche alcanza la temperatura de esterilización clásica (110-
120°C). Esta temperatura se mantiene guante 15-20 minutos, procediéndose después al enfriamiento
de la leche hasta alcanzar la temperatura de almacenamiento. El tratamiento térmico descrito es
intenso (Tiene el inconveniente de que disminuye notablemente el contenido vitamínico respecto a la
leche de origen). Ello da lugar a una ligera coloración marrón o parda debido a las reacciones
químicas que tienen lugar entre las proteínas y la lactosa (reacciones de Maillard). Vida útil de 1
año.
También se puede proceder al tratamiento térmico de la leche evaporada por el sistema UHT seguido
de envasado aséptico. Con la esterilización U.H.T. (Ultra Hight Temperature), la leche alcanza
temperaturas de 140-150ºC, durante 2 a 16 segundos, con la ventaja de que mantiene prácticamente
todo el valor nutricional respecto a la leche de origen. En ambos casos, el resultado es un producto
líquido y homogéneo, de suave aroma, color amarillento y cuyo volumen es aproximadamente la mitad
del de la leche de partida. Una vez reconstituida mediante la adicción de agua, se obtiene un producto
con las mismas características que la leche líquida con el porcentaje graso correspondiente
La leche evaporada es una leche concentrada, por lo que es un producto con una densidad nutritiva
elevada, ya que los sólidos de la leche de partida se encuentran disueltos en una cantidad menor de
agua (por tanto, a igual volumen mayor concentración de nutrientes).
A pesar de que, una vez reconstituida, debería resultar similar en cuanto a composición nutritiva a la
leche de partida, durante el proceso de obtención se pueden producir pérdidas nutritivas, según el
método de esterilización aplicado. Con la esterilización clásica se produce una pérdida de vitaminas
hidrosolubles como B1, B2 y B3, así como de algunos aminoácidos (componentes básicos de las
proteínas). Sin embargo, si se emplea la esterilización U.H.T., prácticamente no se pierden nutrientes,
ya que la leche está muy poco tiempo en contacto con las altas temperaturas. No obstante, se produce
una pérdida nutritiva como consecuencia del proceso de evaporación propiamente dicho, aunque se
puede considerar mínima. Además, en diversos países es frecuente la adicción de algunas vitaminas a
la leche evaporada, principalmente A y D.
8. Almacenamiento: Las latas de leche evaporada son etiquetadas y esterilizadas en algún autoclave
antes de ser sometidas en cajas de cartón. La leche evaporada de 0-15°C. Si la temperatura de
almacenamiento es muy alta, la leche adquiere un color ligeramente marrón, y se producen
precipitaciones proteicas si dicha temperatura de almacenamiento es demasiado baja. En el
mercado, la leche evaporada se comercializa en envases Tetrarex, similares al brick pero de
formato más alargado y estrecho, aunque en ocasiones también se presenta en latas o tubos. Una
vez abierto el envase, la leche evaporada presenta un aroma suave, un color amarillento y una
consistencia homogénea y totalmente líquida. La leche evaporada no es un producto perecedero
por lo que se mantiene en buenas condiciones durante varios meses. Cuando aún no se ha abierto el
envase resulta suficiente con guardarla en un lugar fresco y protegido de la luz. Sin embargo, una
vez abierta se puede contaminar fácilmente, por lo que se debe guardar en la heladera y consumir
en un plazo de aproximadamente 3-4 días.

Variables a considerar durante el proceso.
Las variables a considerar durante el proceso de esterilización de las latas son:
La temperatura de esterilización (110-120°C).
El tiempo a considerar es de entre 15-20 minutos.
Propiedades fisicoquímicas de la leche: Punto de ebullición, densidad, viscosidad y la tensión superficial,
pH, aw, acidez, índice de refracción, punto crioscópico, conductividad, etc.
Características reológicas. Comportamiento newtoniano o no newtoniano, velocidad de flujo, disminución
de turbulencia, textura, viscosidad aparente de acuerdo a los modelos reológicos, etc.
Propiedades térmicas.
La temperatura de operación del evaporador.
EVAPORIZACIÓN.
La evaporización es una operación unitaria de las más antiguas y ampliamente usadas en la industria
alimentaria para la conservación de jugos, productos lácteos, sopas, jarabes, entre otros; se ha usado
para prolongar la vida de anaquel del producto, reducir el volumen o peso de un producto líquido y así
facilitar el transporte, inducir la consistencia y cambio de sabor, incrementar la estabilidad de estos
productos o bien como un paso previo al procesos de secado. La evaporación es un proceso que se basa
en el calentamiento de un líquido hasta su punto de ebullición para remover el agua como vapor. Los
evaporadores utilizados en la industria láctea siempre operan al vacio, esto porque la leche es sensible
al calor y una evaporación a 100 °C da lugar a la desnaturalización de las proteínas de la leche, lo que
haría al producto no apto para consumo humano, así que para disminuir el daño ocasionado por este, se
puede realizar la evaporación al vacio y lograr así la disminución o reducción del punto de ebullición.
ESTERILIZACIÓN EN LA LECHE EVAPORADA.
La Esterilización Es un proceso más drástico, en la que se somete al producto a temperaturas de entre
115º y 127º C durante tiempos en torno a los 20 minutos. Para llevarlo acabo se utilizan autoclaves o
esterilizadores. La temperatura puede afectar el valor nutricional (se pueden perder algunas vitaminas) y
organoléptico de ciertos productos. Existen dos procesos de esterilización:
a) Introduciendo el género en autoclave (especie de olla a presión). Las temperaturas alcanzadas
son altas para garantizar la esterilización del producto.
b) UHT, esta técnica es utilizada principalmente para leche, consiste en pasar la leche a través de
finas láminas donde se produce temperaturas en torno a los 80°C por 15”, posteriormente es
enfriado a 0°C.
Definición. La esterilización es la eliminación de todo tipo de vida de un objeto o material. Esta
definición excluye cualquier técnica que solo provoque daño a los microorganismos o algún tipo de
atenuación que evite su reproducción, pero que los deje vivos.
 Esterilización parcial. Este termino esta mal empleado ya que contradice el concepto de
esterilización y, por tanto, NO debe emplearse.
 Esterilización comercial. Cabe señalar que no es posible tener una esterilización absoluta en los
alimentos. Es la inactivación o inhibición de microorganismos (o sus esporas), evitando que
crezcan, para eliminar las posibilidades de daño al alimento o problemas de salud en las
condiciones normales de almacenamiento.

TRANSFERENCIA DE CALOR. En los alimentos líquidos, como es el caso de la leche evaporada,
el calentamiento se lleva a cabo por convección; esa forma de transferencia de calor es la más rápida ya
que se forman corrientes convectivas dentro en las zonas más calientes.
En productos envasados en los que el calor se transmite por convección, el punto frío usualmente se
localiza sobre el eje vertical entre el centro geométrico y el fondo del envase, se considera el centro
geométrico del envase sobre el eje vertical.
Cabe señalar que lo que debe buscarse al aplicar un tratamiento térmico a un producto es su
calentamiento y enfriamiento rápidos, pues esto permite:
 Evitar o reducir el oscurecimiento.
 Evitar o reducir la pérdida del valor nutritivo.
 Evitar el sabor a quemado o sobrecosido.
OPERACIONES PRELIMINARES A LA ESTERILIZACIÓN.
Para lograr una esterilización correcta se realizan algunas operaciones o estudios preliminares como el
estudio de penetración del calor, con los cuales se determina la cinética de calentamiento y
enfriamiento de un producto específico; dichos estudios deben diseñarse de forma que sean realmente
representativos y consideren todos los factores críticos para dar el proceso térmico adecuado, conseguir
esto requiere de cientos de experimentos, materialmente imposibles de llevar a cabo, así que
generalmente se opta por omitir variables que podrían ser determinantes. Esta simplificación excesiva
de los principios en que se basa el proceso, es una razón importante por la cual los productos
esterilizados generalmente están sobre-procesados, lo que conlleva un uso irracional de energía, altos
costos de operación y mantenimiento de la tecnología usada y la disminución de la eficiencia térmica
del sistema (Ciro-Velásquez y col., 2009; Hendrickx y col., 2000).
El diseñar un proceso térmico, requiere la selección del microorganismo a inactivar relacionado con el
producto alimenticio. Para alimentos de baja acidez (pH > 4.6), se da una atención especial a
Clostridium botulinum, microorganismo formador de esporas altamente resistentes al calor y productor
de una toxina letal para el hombre.
El diseñar eficientemente un proceso térmico, requiere del conocimiento de cinéticas de destrucción de
microorganismos, enzimas y nutrientes asociados a la calidad del alimento, además del historial de
temperatura de la zona de calentamiento más lento (ZCL) del envase, cuya ubicación ha sido
tradicionalmente medida usando termopares fijados en diversos puntos dentro del envase, lo que
favorece los errores de medición asociados a la perturbación de los patrones de flujo y el incremento
del área de transferencia de calor, además de que la ZCL no se mantiene fija [5] y su trayectoria
depende de la forma y orientación del envase, las propiedades termodinámicas del alimento y de la
dinámica de calentamiento.
SISTEMA DE ENVASADO DE LOS ALIMENTOS.
Actualmente existen dos tipos de envasados, los cuales son los más utilizados por la industria
alimentaria: el proceso aséptico y el enlatado:

 En el procesamiento aséptico, el alimento líquido se esteriliza fuera de la lata, seguido de un
envasado y sellado en condiciones asépticas. Este proceso ofrece un producto de alta calidad,
pero es más costoso.
Las temperaturas pueden ser tan altas como 150 °C, alcanzándose la esterilización comercial en un
tiempo de 1 o 2 segundos.
 En el caso del enlatado, el alimento es esterilizado una vez que ha sido envasado (llenado,
eliminación de aire con vapor y engargolado). El enlatado es un proceso lento e ineficiente
comparado con el proceso aséptico. Sin embargo, los problemas de costo y de la manipulación
y llenado de algunos tipos de alimentos tales como espárragos o encurtidos, y la incapacidad de
bombear otro tipo de productos alimenticios, debido a su consistencia física, son algunas
razones de que la gran mayoría de productos.
Características del envasado:
• El envasado del alimento se hace en envases metálicos, fabricados con acero cubierto con una
capa de estaño
• Dependiendo del tipo de alimento, el acero con su capa de estaño a su vez se recubre con el
barniz adecuado al tipo de alimento que se envase
• Una vez llena la lata con el producto, se procede a cerrarla herméticamente.
• Para ello se le somete a un proceso de calentamiento apropiado para el tipo de producto que se
ha envasado
• Los grados de temperatura y los tiempos de proceso, dependen del alimento y en función de las
variables de alta ó baja acidez propias del producto.
• Después del calentamiento el producto se somete a un enfriamiento. Este tratamiento térmico
garantiza la destrucción de los organismos que pudieran causar trastornos a la salud de los seres
humanos.
MÉTODO DE ESTERILIZACIÓN DE ENVASES.
1. Cargar los envases en la autoclave. Generalmente se colocan las latas canastas del autoclave,
separadas por mallas plásticas para facilitar la transferencia de calor.
2. Introducir el medio de calentamiento y eliminar el aire contenido en el equipo, de modo que se
consiga una atmósfera interna homogénea (Purga).
3. Incrementar la temperatura del alimento (Calentamiento). El tiempo que va desde la entrada del
vapor hasta que se llega a la temperatura de proceso se llama
“tiempo de subida” (retort come-up time).
4. Una vez que se logra la temperatura de proceso, ésta se sostiene por un tiempo determinado, que será
la duración efectiva del proceso (Mantenimiento).
5. Se cierra el suministro del medio de calentamiento y se introduce agua fría, reduciendo gradualmente
la temperatura del alimento (Enfriamiento). Los envases se enfrían inmediatamente después del
tratamiento térmico con agua a temperatura ambiente hasta alcanzar una temperatura aproximada de

35-40°C, con el fin de rebajar rápidamente la temperatura para evitar la sobrecocción del producto y el
crecimiento de microorganismos termófilos.
FACTORES QUE DETERMINAN EL TIEMPO NECESARIO PARA QUE EL CENTRO DE
ALIMENTO CONTENIDO EN EL RECIPIENTE ALCANCE LA TEMPERATURA DE
ESTERILIZACIÓN
Material de que está hecho el recipiente. Un recipiente de vidrio se calienta a una velocidad más
lenta que una lata de metal.
Tamaño y forma del recipiente. Cuanto de mayor tamaño es una lata, tanto más tiempo tardará en
alcanzar una determinada temperatura en el centro, ya que en la lata de mayor tamaño la distancia hasta
el centro es mayor, y su superficie en relación con su volumen, o con su peso, es menor. Por
consiguiente, las latas de mayor tamaño tardan proporcionalmente más tiempo en calentarse, aunque en
el centro no alcanzan una temperatura tan alta como en el resto del contenido.
La forma de la lata, es la que determina la longitud del radio; una lata de forma cilíndrica alargada se
calentará más rápidamente que un volumen igual del mismo alimento con tenido en una lata de forma
cilíndrica de radio mayor.
Temperatura inicial del alimento. De hecho, la temperatura del alimento que contiene la lata cuando
se introduce en la caldera (esterilizador de vapor), prácticamente no hace variar el tiempo necesario
para que el centro de la lata alcance la temperatura de la caldera, ya que un alimento cuya temperatura
inicial es baja se calienta con mayor rapidez que el mismo alimento con una temperatura inicial más
elevada.
– No obstante, el alimento cuya temperatura inicial es más elevada permanece durante
más tiempo dentro del intervalo de temperaturas letales para los microorganismos, y, por
lo tanto, su temperatura media durante el calentamiento es más elevada que la del
alimento enlatado cuya temperatura inicial es menor.
– A la hora de someter a tratamiento térmico alimentos enlatados que se calientan
lentamente, como por ejemplo el maíz con nata, la calabaza y la carne, es importante
que la temperatura inicial del alimento sea elevada.
Consistencia del contenido de la lata y tamaño y forma de las piezas. Todos estos parámetros
influyen de forma importante en la penetración del calor. Tanto el tamaño como el comportamiento de
las piezas de alimento y cuanto les ocurre durante su cocción.
Piezas que conservan su identidad, es decir, que no se cuecen aparte. Son ejemplos de este tipo de
alimentos:
– los guisantes, las ciruelas, las remolachas, los espárragos, y el maíz de grano entero.
– Si las piezas son pequeñas y se encuentran en salmuera, como ocurre en los guisantes,
su calentamiento tiene lugar como si se encontrasen en agua.
– Si los trozos son grandes, su calentamiento es más lento debido a que el calor tiene que
penetrar hasta el centro de los trozos antes de que el líquido pueda alcanzar la
temperatura de la caldera.

– Las raíces de remolacha de gran tamaño y los tallos gruesos de espárragos se calientan
de modo más lento que estas mismas hortalizas cuando las piezas son de menor tamaño.
MÉTODOS DE ESTERILIZACIÓN.
Físicos: Los métodos físicos son aquellos que no involucran el empleo de sustancias letales para los
microorganismos, sino procedimientos físicos como la radiación ionizante, el calor o la filtración de
soluciones con membranas que impiden el paso de microorganismos, incluyendo virus.
Calor húmedo (vapor) y/o calor seco.
Flama directa
Incineración
Aire caliente
Pasteurización
Ebullición
Vapor
Radiación
Químicos: Los métodos químicos de esterilización son aquellos que involucran el empleo de
sustancias letales para los microorganismos, tales como el óxido de etileno y hipocloroso, el peróxido
de hidrógeno.
› Etanol
› Alcohol isopropílico. ETC.
Hay que recordar que después de la concentración durante el proceso de elaboración de la leche
evaporada, sigue la esterilización, y esta varía dependiendo del producto, y pueden ser dos:
Esterilización en lata o esterilización por medio de ultra pasteurización.
PRINCIPIOS TEÓRICOS DE LA ESTERILIZACIÓN.
 Tiempo de reducción decimal (D) El tiempo de reducción decimal (D) se define como el
tiempo de procesamiento aplicado a una población microbiana a temperatura constante,
requerido para inactivar el 90% de la población con cinética de muerte de primer orden. Para C.
botulinum D = 0,21 min a 121,1 °C.
 Valor zT. El valor zT se expresa como la diferencia de temperatura requerida para un cambio
decimal en el valor D. Por lo tanto, el tiempo de reducción decimal y el factor zT se requieren
en la descripción de la cinética de inactivación térmica de esporas bacterianas, teniendo el
mismo papel que la constante de velocidad y la energía de activación Ea en la ecuación de
Arrhenius.
 Letalidad de un proceso de tratamiento térmico. La letalidad L* se define como el tiempo de
calentamiento equivalente a una temperatura de referencia Tref, con respecto a un minuto de
calentamiento a una temperatura T, en donde Tref toma usualmente el valor de 121,1 ºC (250
°F) para procesos de esterilización y el valor de zT está en función de la especie de

microorganismo (Para C. botulinum zT es igual a 10 ° C). Para un proceso en el cual el
producto alimenticio está sujeto a un perfil de temperatura-tiempo, la velocidad letal se integra
sobre el tiempo de procesamiento para obtener la letalidad del proceso completo, como se
muestra en la ecuación (1):
La letalidad equivalente F permite decidir si un tratamiento térmico en particular es seguro para
garantizar esterilidad comercial. Existen tablas de valores F recomendados para una gran diversidad de
alimentos.
Fundamentos de la transferencia de calor en alimentos envasados
 Conducción. La conducción de calor en alimentos enlatados, se debe al intercambio de energía
cinética de las moléculas con mayor energía, que se encuentran más cerca de las paredes del
envase, a las moléculas adyacentes de menor energía. La energía se transmite hacia al centro
geométrico del envase donde se localiza la ZCL. Alimentos como atún enlatado, patés, algunas
cremas y pastas normalmente se consideran calentados por conducción.
Por lo tanto, el tiempo requerido de procesamiento se determina a partir de la solución analítica o
numérica de la ecuación de Laplace en 2-D (coordenadas radial y axial) ó midiendo experimentalmente
la temperatura en el centro de las latas.
 Convección natural. La convección natural en alimentos enlatados, se produce por los
gradientes de temperatura generados entre la superficie del envase y el líquido que contiene. Se
presenta principalmente en alimentos líquidos diluidos o con sólidos suspendidos, como: leche
condensada, puré de tomate, sopas, cremas, caldos y jugos, entre muchos otros. Las ecuaciones
de transporte de momentum y energía, deben resolverse de manera simultánea, lo que dificulta
su análisis y en consecuencia, la mayoría de los problemas que implican el fenómeno
convectivo se estudian de manera experimental y los resultados se presentan de forma empírica,
con grupos adimensionales como: Reynolds (Re), Prandtl (Pr), Nusselt (Nu), Grashof (Gr) y
Rayleigh (Ra) los cuales aparecen de manera natural en el desarrollo y adimensionalización de
las ecuaciones de transporte de momentum y de calor.
Welti-Chanes presenta una revisión de las diferentes correlaciones del tipo Nu = f (Re, Pr, Gr) con sus
aplicaciones en el tratamiento térmico de alimentos. Kannan reporta diversas correlaciones para estimar
el número de Nusselt (Nu) en función del número de Fourier (Fo), del aspecto geométrico de la lata y la
conductividad térmica del alimento.

IMPORTANCIA DE LA DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS EN LA ESTERILIZACIÓN.
Los factores o parámetros más importantes que determinan las condiciones del proceso térmico son: el
tipo de microorganismo, pH del alimento, composición del alimento, condiciones de calentamiento,
medio de calentamiento, tipo de contenedor, forma y tamaño.
 Estandarización previa del contenido graso y de sólidos de la leche entera.
 Se realiza un precalentamiento, el cual sirve para mejorar la estabilidad térmica, inactivar
enzimas y microorganismos.
 En el precalentamiento se deben determinar las temperaturas de trabajo así como los
tiempos, generalmente son tiempos largos (20 min), a temperaturas menores de 100°C. Y
estos parámetros están definidos por la estabilidad térmica de la leche.
 Durante la concentración en el evaporador. Para estandarizar la concentración, a la cual se
quiere llegar, es necesario conocer la densidad de la leche, ya que si se concentra demasiado
puede causar un bajo rendimiento y una pobre estabilidad térmica. Es importante medir la
densidad de la leche periódicamente durante la producción.
 Para el proceso de esterilización en la lata, una vez evaporada la leche se procede a la
homogenización (65°C a 22 y 5 Mpa), determinar correctamente estos parámetros de trabajo
sirve para prevenir la formación de nata y la coalescencia, sin embargo, esta homogenización no
debe ser brusca, por la baja estabilidad de este producto.
 Una vez homogenizada se enfría a 10°C para proceder a la estabilización, en la que se realizan
pruebas pueden ser bioquímicas para asegurase que la leche no coagule durante la esterilización
y para saber si es necesario que se le agregue algún estabilizante (fosfato disódico o trisódico).
 La esterilización se realiza una vez que el producto esta en las latas, esta puede ser aplicada por
lotes, en un autoclave, las temperaturas de trabajo y los tiempos deben ser determinados y
vigilados para eliminar a los microorganismos patógenos, generalmente se trabaja con
temperaturas entre los 115°C y 121°C por 15 o 20 minutos, seguidos de un enfriamiento de
algunos minutos a 25°C-30°C.
 Hay que recordar que durante la evaporización de este producto se presentan una serie de
cambios, como son la disminución del aw, el incremento de la higroscopidad, cambios en el
equilibrio de las sales de la leche, generalmente se realizan con un aumento en la actividad de
los iones calcio provocando que el fosfato de calcio no se disuelva, y también hay cambios
conformacionales en las proteínas junto con un incremento en la asociación y compactación de
éstas.
 Por ese motivo generalmente durante la producción se mide la aw del producto en
ciertos periodos de tiempo, se considera la aw un importante parámetro de calidad. La

actividad de agua de la leche cuando se encuentra concentrada se puede medir porque
es igual a la humedad relativa del aire en equilibrio con concentrada. Se puede
determinar estableciendo la humedad relativa a la el producto no absorbe o libera agua.
La actividad de agua de la leche evaporada es de 0.987 mientras que la de la leche condensada
azucarada es de 0.830. En conclusión la actividad de agua no depende del contenido de grasa.
 Cuidar y medir el pH durante todo el proceso de la leche evaporada es de suma importancia, ya
que el pH tiene una influencia significativa en las propiedades reológicas por la perdida de
repulsión electrostática cerca de los puntos isoeléctricos de la caseína y la suero proteína.
Cuando el contenido de sólidos en la leche es de 45%, el pH disminuye y la fuerza iónica
aumenta conforme se va eliminando el contenido de grasa. Para medir el pH: se realiza con un
pHmetro.
 La acidez es un parámetro importante para que la leche resista fuertes tratamientos térmicos,
por eso la acidez de la leche debe ser baja, porque un cambio pequeño en la acidez (0.05%)
tiene un efecto muy significativo en la estabilidad térmica y en la tendencia al espesamiento por
almacenamiento prolongado.
 Si estos parámetros no son determinados adecuadamente y/o constamente son vigilados, se
pueden presentar defectos en el producto, los más importantes son cambios de sabor,
coagulación, gelación o engrosamiento, separación de grasa, falta de esterilización,
endurecimiento y separación de los minerales.
 El cuidar la concentración de los sólidos en producto nos ayuda a tener mejores características
organolépticas, ya que a concentraciones elevadas de sólidos totales, por encima del 40%
pequeños cambios en la concentración crean un incremento muy grande en la viscosidad del
producto, pasando así de tener comportamiento newtoniano a uno no newtoniano conforme los
sólidos totales se incrementan. Esto ocasiona cambios significativos, como una reducción en la
velocidad de flujo, disminución de turbulencia, entre otros factores.

INDICADORES DE COMPROBACIÓN DE LA ESTERILIDAD
Para evaluar si el proceso de esterilización se ha realizado correctamente disponemos de diferentes
indicadores, que nos permiten verificar la efectividad del sistema y en consecuencia confiar en su esterilidad.
Éstos son:
Tabla 4. Comparación de los tipos de indicadores en esterilización.
TIPOS DE
INDICADORES
INDICADORES CARACTERÍSTICAS
Físicos
Termómetro
Se encuentran en los equipos y permiten controlar que se han
alcanzado las condiciones de presión y temperatura en el
debido tiempo.
Reloj
Manómetro
Sondas termométricas
Se colocan en el interior del equipo y registran continuamente
la temperatura en ese punto y transmiten la información a un
ordenador, que dibuja la gráfica del ciclo completo, asegurando
que se mantuvo la temperatura adecuada.
Químicos
(Sustancias que se
impregnan en una tira
de papel y cambian de
color al calentarse a
100°C a la presión
adecuada)
Interno
Se coloca en el centro del paquete y permite comprobar que el
vapor ha llegado a todo el paquete y durante un tiempo
determinado.
Externo
Sirve para saber que el paquete ha sido introducido en el
autoclave.
Tercero
Se utiliza en el primer ciclo de esterilización en un lugar
recóndito de la cámara. Si al acabar el ciclo el indicador se
produce con el cambio de color uniforme, significando que el
vapor o el gas llegan a los lugares más difíciles.
Biológicos
Bacillus
stearothermophilus
(autoclave)
Se introducen los envases con esporas en la cámara. Después
del ciclo se incuban a las condiciones de tiempo y temperatura
marcadas en el protocolo y si no crece nada, significa que la
esterilización los ha destruido y por lo tanto el proceso fue
correcto.
Bacillus
subtilis(cámara de
óxido de etileno)

Cinética de muerte de un microorganismo por esterilización:
Cinética de muerte de un microorganismo por esterilización por ultra-pasteurización:
Valores de D y Z para algunos microorganismos
La esterilización es un procedimiento térmico que se aplica dentro del envase o por lotes aplicando
condiciones mínimas de temperatura-tiempo a un valor de F0 de 3 minutos.
El tiempo de reducción decimal, así como el valor z para los microorganismos patógenos y/o alterantes
que pueden estar presentes en leche se presentan en la siguiente tabla:
Tabla 5. Valores de D y Z para microorganismos.
Microorganismo
Temperatura de
referencia (°C)
D (s) Z (°C)
Clostridium botulinum
121.1
12 10
Clostridium sporogenes 6 – 9 10
Mesófilos en leche entera 11 10.5
Termófilos en leche entera 25 10.5
Mesófilos en nata 31 10.5
Termófilos en nata 46 10.5

TIEMPO DE REDUCCIÓN DEL CLOSTRIDIUM BOTULINUM PARA LECHE EVAPORADA:
La práctica histórica ha definido ciertas “unidades” aceptadas internacionalmente como referencia para
comparar distintos tratamientos térmicos. Para la esterilización de alimentos enlatados la unidad
adoptada es:
Temperatura: 250°F
Tiempo, medido a ésta temperatura en minutos: Fo
Donde el valor de Fo, corresponde al tiempo de reducción del microorganismo patógeno que se vaya a
eliminar a las temperaturas de 250°F, para determinar este tiempo es necesario conocer el valor de la
temperatura (z) y este término es dependiente del tipo de microorganismo.
Tabla 6. Tiempos de reducción térmica de algunos microorganismos.
Suponer que: Las latas de la leche evaporada se calentaron en el esterilizador, se midió la temperatura
en el centro de una de las latas y se obtuvieron los siguientes resultados:
Para determinar si este proceso de esterilización se llevó a cabo adecuadamente se usa la siguiente
formula:
Donde:
F0 = Es el tiempo preciso para la destrucción de un microorganismo especifico. (min)
t = tiempo (min) requerido para la destrucción de los MOOS después de aplicado el proceso térmico.
T= temperatura (°C)
Z= Incremento de 10 veces la tasa de muerte térmica. (°C)

Este resultado indica que se logró destruir y evitar cualquier tipo de contaminación por Clostridium
botullinum, en la producción de leche evaporada ya que:
Valor de Fo para la leche evaporada.
Los valores de Fo para un determinado producto recomendables se deben aproximar a los TMT del
microorganismo indicador patógeno de cada alimento. Los valores prácticos dependerán además del
tamaño de la lata en la que se van a empacar y de los resultados de comercialización que señalen un
tratamiento conveniente para la conservación del alimento. En la Tabla 7 se relacionan algunos de estos
valores.

CURVA DE CALENTAMIENTO. La transmisión de calor, ya sea a un alimento dentro de un envase o al
alimento en sí mediante un intercambiador de calor, generalmente ocurre por los mecanismos de
conducción, de convección o por una combinación de estos, dependiendo del tipo de alimento. Se ha
demostrado que el punto frio se aproxima en forma exponencial a la temperatura del medio de
calentamiento (Tc). Al relacionar la diferencia de temperatura del medio de calentamiento menos la
temperatura del punto frío a un tiempo cualquiera (Tc-T) contra el tiempo y graficando en papel
similogarítmico, se obtiene una línea recta.
Maquinaria para la esterilización de leche evaporada: Para la elaboración de este tipo de
producto se deben conocer las diferentes especificaciones de los algunos equipos. El esterilizador UHT tipo
placa, es una clase de equipo, que es ampliamente utilizado en líneas de producción de leche evaporada:
 ESTERILIZADOR UHT TIPO PLACA
El esterilizador UHT tipo placa, es una clase de equipo de esterilización de
alimentos, es ampliamente utilizado en líneas de producción de leche, líneas de
producción de jugo, líneas de producción de bebidas y líneas de producción de
leche de soya, para la esterilización de la leche, jugos, bebidas y leche de soya,
etc. Se trata de la bomba de material, el barril equilibrio, sistema de agua
caliente, regulador de temperatura, dispositivo de grabación y el sistema de
control eléctrico, etc.
Especificaciones del Esterilizador UHT de Tipo Placa
1. Capacidad: 0.5~20 t/h
2. Temperatura de Esterilización: 137℃
3. Modo de control: semi-automático, automático (Controlador PLC,
visualización de pantalla táctil).
4. Técnicos: 5→65℃ (homogenizar) →137℃ (3-5S) →20℃→25℃
Este esterilizador UHT tiene las siguientes características: calor de
alta eficiencia de reutilización, diseño bien compacto de buena
apariencia y control de temperatura y etc. La temperatura de descarga de este equipo de esterilización puede
ser controlada por sí misma para que esté disponible para el procedimiento de llenado en caliente y,
mientras tanto para el llenado aséptico en frío.

Esterilizador de placas. Esta pasteurizadora de placas se puede conectar con separador, homogeneizador,
evaporador flash y desgasificador etc. Es ampliamente utilizado para la esterilización de la leche fresca,
bebidas de leche, jugo, té, alcohol, etc. helados y también pre-esteriliza materiales mientras producen leche
pasteurizada (leche de larga vida).
Tipo de Control del Pasteurizador de Placas
Control totalmente automático (PLC con pantalla táctil) y control semi-automático PID están disponibles
para nuestros pasteurizador de placas.
Máquina de Esterilizacion UHT tipo Bobina. Los esterilizadores UHT tipo bobina
incluyen materiales de la bomba, el barril equilibrio, calentador, cambiador de calor de la
bobina, regulador de temperatura, dispositivo de grabación, y el sistema de control
eléctrico, y mucho más. Cuentan con una estructura compacta, el ahorro de energía y un
funcionamiento sencillo. Por lo tanto, son ampliamente utilizados para la esterilización de
la leche, bebidas, vinos y otros materiales líquidos similares. Hay dos modos de control del
equipo: la operación manual y automático.
 Capacidad:1-4T/H
Temperatura de esterilización: 115-145 grados
Tiempo de espera: 4-6 Segundos
ESTERILIZADORES CILÍNDRICOS
 Esterilizador cilíndrico automático (tipo pulso de pulverización
lateral)
Características
1. La temperatura al interior del esterilizador cilíndrico automático es
estable y la distribución del calor es uniforme. Para garantizar la
distribución uniforme del calor se instalan 3 boquillas en forma de ventilador en los dos lados del
esterilizador, estas boquillas de atomización, dispersan el agua caliente en forma uniforme, haciendo que el
material de cada bandeja sea calentado uniformemente y permite mantener constante la temperatura interna,
durante el proceso de esterilización. Por lo tanto, se puede tener seguridad sobre la estabilidad del valor de
los grados F y reducir al mínimo las posibilidades de quemas los materiales dentro del esterilizador.
2. Calentamiento rápido. Al interior del esterilizador hay una mínima cantidad de agua en circulación, por
lo tanto el esterilizador con atomizador cilíndrico automático, es muy eficiente para intercambiar los niveles
de calor. Lo cual permite aumentar en forma rápida la temperatura de los productos alimenticios.
Generalmente, la temperatura del agua aumentara de 20℃ hasta 121℃, en un periodo de 10-15 minutos, lo
cual ayuda a preservar el sabor y color de los productos alimenticios y además reduce el consumo de
energía.
3. El calentamiento y refrigeración indirecta ayuda a prevenir la polución secundaria. El agua en
circulación se calentara o se enfriara a través del intercambio de calor tipo placa. Al mismo tiempo que el
agua continuara siendo enfriada o refrigerada por el intercambiador de calor tipo placa, hasta el momento en
que el proceso de esterilización haya concluido, Lo cual previene efectivamente la polución secundaria.

 Esterilizador cilíndrico horizontal (doble tanque).
Características
1. Distribución uniforme del calor, no ángulos ciegos. La circulación
del agua, dentro del esterilizador cilíndrico horizontal de doble tanque
fluye continuamente en todas las direcciones, arriba, abajo, derecha e
izquierda, con el fin de asegurar que cada punto del esterilizador obtenga
la misma temperatura, durante todo el proceso de esterilización, desde el
calentamiento hasta el enfriamiento. Por lo tanto, los productos envasados en diferentes posiciones, serán
calentados uniformemente, previniendo de manera efectiva los ángulos ciegos durante el proceso de
esterilización. Al asegurar la uniformidad tanto en la temperatura con en el intercambio de calor, disminuye
las posibilidades de sobre cocción o quema del producto y garantiza la precisión del valor en grados F.
2 .Alta temperatura y corto tiempo de esterilización. Este esterilizador cilíndrico horizontal cuenta con
dos tanques cilíndricos de agua caliente para realizar la esterilización. Primero, caliente el agua a la
temperatura determinada con antelación (excepto la esterilización de múltiples periodos), por lo tanto al
disminuir el tiempo de la esterilización se logra obtener una mayor eficiencia.
3. Alta temperatura para la esterilización. Diseñado de acuerdo con los últimos avances tecnológicos,
este esterilizador cilíndrico horizontal de doble tanque, utiliza el reciclaje de agua caliente para esterilizar.
Durante el proceso de esterilización, todos los datos de temperatura, presión, tiempo de esterilización, agua
y aire, etc., son controlados automáticamente. La variabilidad de temperatura es controlada dentro de un
rango de 0.5 °C (aumento o disminución).
4. Ahorro de energía. El agua que se utiliza durante la esterilización puede ser utilizada en varias
ocasiones, lo cual ahorra energía, tiempo, mano de obra y materiales, reduciendo el costo de producción.
 Esterilizador cilíndrico tipo rotatorio (doble tanque).
1. Distribución uniforme del calor, no ángulos
ciegos. La circulación del agua, dentro del esterilizador
cilíndrico fluye continuamente en todas las
direcciones, arriba, abajo, derecha e izquierda, con el
fin de asegurar que cada punto del esterilizador
obtenga la misma temperatura, durante todo el proceso
de esterilización, desde el calentamiento hasta el
enfriamiento. Por lo tanto, los productos envasados en
diferentes posiciones, serán calentados uniformemente,
previniendo de manera efectiva los ángulos ciegos
durante el proceso de esterilización. Al asegurar la
uniformidad tanto en la temperatura como en el
intercambio de calor, disminuye las posibilidades de sobre cocción o quema del producto y garantiza
la precisión del valor en grados F.

2. Alta temperatura y corto tiempo de esterilización. Este esterilizador cilíndrico tipo rotatorio cuenta
con dos tanques cilíndricos de agua caliente para realizar la esterilización. Primero, caliente el agua a la
temperatura determinada con antelación (excepto la esterilización de múltiples periodos), lo cual ayuda a
disminuir el tiempo de la esterilización y mejora la eficiencia.
3. Alta temperatura para la esterilización. Diseñado de acuerdo con los últimos avances tecnológicos,
este esterilizador cilíndrico tipo rotatorio de doble tanque, utiliza el reciclaje de agua caliente para
esterilizar. Durante el proceso de esterilización, todos los datos de temperatura, presión, tiempo de
esterilización, agua y aire, etc., son controlados automáticamente. El control de temperatura se hace de
manera precisa dentro de un rango de ±0.5℃
4. Ahorro de energía. El agua que se utiliza durante la esterilización puede ser utilizada en varias
ocasiones, lo cual ahorra energía, tiempo, mano de obra y materiales, reduciendo el costo de producción.
TÚNEL DE ENFRIAMIENTO PARA ESTERILIZACIÓN POR PULVERIZACIÓN
 Túnel de enfriamiento para esterilización por pulverización
El túnel de enfriamiento para esterilización por pulverización es una
especie de equipo de esterilización, que puede ser usado como
esterilizador secundario para bebidas, leche, cerveza, etc. Nuestro equipo
es de precio económico con alta calidad. También ofrecemos equipos a
medida según las necesidades especiales de los clientes.
Especificaciones de túnel de enfriamiento para
esterilización por pulverización.
1. Temperatura de esterilización: bajo 100 grados Celsius.
2. Forma de esterilización: pasteurización.
3. Áreas de esterilización: tres (esterilización, pre-enfriamiento, refrigeración) o cinco.
4. Material de envasado de bebidas: botella PET, botella de cristal, cartón.
MÉTODO EN AUTOCLAVE:
Autoclave:
Se realiza la esterilización por el vapor de agua a presión. El
modelo más usado es el de Chamberland. Esteriliza a 120º a una
atmósfera de presión (estas condiciones pueden variar) y se deja el
material durante 20 a 30 minutos.
El equipo, consta de una caldera de cobre, sostenida por una camisa
externa metálica, que en la parte inferior recibe calor por
combustión de gas o por una resistencia eléctrica, esta se cierra en
la parte superior por una tapa de bronce. Esta tapa posee tres
orificios, uno para el manómetro, otro para el escape de vapor en forma de robinete y el tercero, para una
válvula de seguridad que funciona por contrapeso o a resorte.

Figura 5. Esquema de funcionamiento de una autoclave.
Funcionamiento:
1.- Fase de Purgado: Se coloca agua en la caldera, procurando que su nivel no alcance a los objetos que se
disponen sobre una rejilla de metal, se cierra asegurando la tapa, sin ajustar los bulones, a medida que la
resistencia calienta el agua de fondo, se va produciendo vapor que desplaza el aire, haciéndolo salir por la
válvula de purgado que está abierta, hasta que todo el aire se desaloje y comience la salida de vapor en
forma de chorro continuo y abundante. Esta fase termina cuando se alcanza la temperatura de esterilización.
2.- Fase de Esterilización: Una vez cerrada la válvula de purgado y alcanzada la temperatura de
esterilización previamente seleccionada se inicia el proceso de esterilización.
3.- Fase de descarga: Terminando el proceso de esterilización, deja de funcionar la resistencia calefactora
con lo que deja de producirse vapor y la presión y temperatura empiezan a bajar poco a poco.
Tyndalización: Esterilización por acción discontinua del vapor de agua, se basa en el principio de Tyndal.
Las bacterias que resisten una sesión de calefacción, hecha en determinadas condiciones, pueden ser
destruidas cuando la misma operación se repite con intervalos separados y en varias sesiones.
Se efectúa por medio del autoclave de Chamberland, dejando abierta la válvula de escape, o sea
funcionando a la presión normal. Puede también realizarse a temperaturas más bajas, 56º u 80º ocupara
evitar la descomposición de las sustancias a esterilizar, por las temperaturas elevadas.

PUNTO FRÍO. Para destruir los microorganismos en un producto con o sin envase, el calor suministrado
debe penetrar en todos los puntos del producto o recipiente. Aproximadamente en el centro geométrico del
envase o de la masa de producto, se localiza la región que casi siempre es crítica ya que es donde hay más
probabilidades de que los microorganismos presentes en el alimento sobrevivan. El correcto diseño de un
tratamiento térmico que permita alcanzar la temperatura adecuada en el punto frío asegurara que los demás
puntos del producto o recipiente alcancen dicha temperatura.
DETERMINACIÓN DEL PUNTO FRÍO. La velocidad a la cual se calienta un alimento puede medirse
con aparatos que registran el cambio de temperatura con respecto al tiempo conforme se va calentando el
producto. Las determinaciones se llevan acabo mediante la colocación de termopares en varios puntos
laterales de un intercambiador de calor o de un envase, o en varios envases (cada un con un termopar, pero
un punto diferente), o bien en la tapa en el caso de envases de vidrio; los termopares están conectados a un
registrador. De esta manera, los datos tiempo-temperatura se capturan y se obtienen gráficas como la
siguiente:
Al comparar las gráficas obtenidas de diferentes ubicaciones de los termopares en un mismo envase o
producto, aquella en la que se observe un calentamiento más lento será la que represente el punto frío.

ESTRATEGIA DE ACOMODO DE TERMOPARES.
Antes se dio a conocer lo que es el punto frio de una lata. El acomodo de los termopares está relacionado
con esto; La dinámica del punto frio de la lata, usualmente se determina de manera experimental, colocando
termopares en varios sitios cuidadosamente seleccionados del recipiente, posteriormente la lata se somete al
tratamiento térmico en autoclave y durante todo el proceso se registra la temperatura contra el tiempo, lo
que permite inferir la ubicación del punto frio que es el que va a determinar el tiempo de tratamiento para
asegurar la esterilidad comercial (Zechman y Pflug, 1989): En la literatura ya ha sido reportado que la
medición con termopares origina distorsión en los perfiles de temperatura, ya que esta técnica implica hacer
orificios en las latas para colocar los termopares y estos restringen el libre movimiento del líquido, lo que
origina una variación en las lecturas de temperaturas, ya que en el proceso real de esterilización las latas se
encuentran totalmente cerradas.
Tambien Mongkhonsi y col., (1992) sugieren que la distorsión se origina por la pérdida de calor en la
superficie del recipiente debido a la presencia de los termopares, los cuales proporcionan un área de
transferencia de calor adicional, ya que tienen el mismo efecto que una aleta de enfriamiento en un
intercambiador de calor. La inserción de termopares en la lata para ubicar la “zona de calentamiento más
lento” origina distorsión en los patrones de flujo en alimentos líquidos que presentan mecanismos
convectivos, resultando en mayores coeficientes de transferencia de calor, afectando los gradientes de
temperatura en las direcciones radial y axial de la lata que, en condiciones normales no existirían.
Zhang en un estudio experimental con termopares Eklund MR, reporta que su inserción en la lata, tiende a
aumentar la tasa de penetración de calor y, por lo tanto a subestimar los tiempos de tratamiento térmico
alrededor de un 5 %. La situación anterior causa incertidumbre sobre la ubicación del punto frío, con el
riesgo de que el alimento no sea procesado adecuadamente, lo cual es más crítico sí se manifiestan
mecanismos de convección-conducción, que van variando conforme el alimento se va calentando. Por otra
parte, se han desarrollado dispositivos inalámbricos para la detección de temperaturas dentro de la lata, pero
no necesariamente seguirían la trayectoria de la “zona de calentamiento más lento”, sino la de las corrientes
de convección.
CURVAS DE PENETRACIÓN DE
CALOR.
Las curvas de penetración de calor
demuestran las temperaturas en el punto de
medida (centro geométrico del envase) y nos
presenta las variaciones debidas a la mezcla
enérgica de productos a temperaturas
distintas. Y es precisamente esta acción de
mezcla la que consigue incrementar de forma
significativa la velocidad de penetración de
calor en algún producto.
Si el producto lleva una agitación con estas
curvas podemos observar si el producto sufre
alguna clase de efecto “práctico” sobre la
velocidad de penetración de calor

Ecuaciones y modelos matemáticos.
Métodos numéricos.
Los principios de muchas operaciones unitarias en la Ingeniería en Alimentos se encuentran en los procesos de
transporte que ocurren entre dos sistemas. En el proceso de esterilización, el calor debe ser transferido desde
una fuente hasta el interior del alimento a través de las paredes del contenedor. La transferencia externa de calor
puede ocurrir por cualquier mecanismo (conducción, convección, radiación o cambio de fase). La transferencia
interna se lleva a cabo ya sea por convección, conducción o una combinación de ambos mecanismos.
La temperatura del producto responderá de acuerdo a las leyes de transferencia de calor y se levantará
gradualmente en un esfuerzo por alcanzar la temperatura de la pared del envase, para después caer, en respuesta
al enfriamiento de ésta. Esta temperatura es una cantidad estocástica, debido a la variabilidad biológica o a
condiciones que cambian de forma impredecible (como la temperatura ambiente, a la que se encuentra el
alimento.
Uno de los métodos que puede utilizarse en el proceso de esterilización es la aplicación del método finito para
obtener modelos matemáticos que describan un proceso sometido a condiciones aleatorias. Para implementar
dicha técnica, es necesario establecer modelos que describan al proceso y la forma usual de hacerlo es aplicando
métodos numéricos de discretización.
Curva de calentamiento:
Anteriormente se describió la curva de calentamiento, a continuación se dará a conocer su uso en los modelos
matemáticos planteados para esterilización. Se ha demostrado que el punto frio se aproxima de forma
exponencial, a la temperatura del medio de calentamiento (Tc), y al relacionar la diferencia del medio de
calentamiento menos la temperatura del punto frio a un tiempo cualquiera (Tc-T) contra el tiempo.
La pendiente (m) se puede definir como:

Y a la pendiente se le caracteriza con el término fh el cual se define como el tiempo (min) necesario para que la
curva de calentamiento atraviese un ciclo logarítmico. En otras palabras, t2 – t1 = fh cuando la diferencia Tc-Ts
se ha reducido a un décimo de su valor original, esto es:
Calculo para el procesamiento térmico.
Estos métodos se pueden clasificar de dos grupos.
 Método matemático: formula de Ball.
 Métodos gráficos: general, mejorado, nomograma.
Método de la fórmula de Ball y nomograma:
Este método permite calcular el tiempo de proceso, aplicando datos de tiempo de destrucción térmica del
microorganismo y la penetración de calor para productos dentro del envase de cualquier material y tamaño,
siempre que los tiempos de destrucción térmica y las velocidades de penetración de calor.
Métodos numéricos
Dada la ecuación f(x) = 0, el método de las aproximaciones sucesivas reemplaza esta ecuación por una
equivalente, x=g(x), definida en la forma g(x)=f(x)+x. Para encontrar la solución, partimos de un valor
inicial x0 y calculamos una nueva aproximación x1=g(x0). Reemplazamos el nuevo valor obtenido y repetimos el
proceso. Esto da lugar a una sucesión de valores , que si converge, tendrá como límite la
solución del problema.

Método de Newton
Este método parte de una aproximación inicial x0 y obtiene una aproximación mejor, x1, dada por la fórmula:
La expresión anterior puede derivarse a partir de un desarrollo en serie de Taylor. Efectivamente, sea r un cero
de f y sea x una aproximación a r tal que r=x+h. Si f'' existe y es continua, por el teorema de Taylor tenemos:
en donde h=r-x. Si x está próximo a r (es decir h es pequeña), es razonable ignorar el término O(h2
):
por lo que obtenemos la siguiente expresión para h:

El método de Newton tiene una interpretación geométrica sencilla. De hecho, el método de Newton consiste en
una linealización de la función, es decir, f se reemplaza por una recta tal que contiene al punto (x0,f(x0)) y cuya
pendiente coincide con la derivada de la función en el punto, f'(x0). La nueva aproximación a la raíz, x1, se
obtiene de la intersección de la función linear con el eje X de ordenadas.
El método de Newton es muy rápido y eficiente ya que la convergencia es de tipo cuadrático (el número de
cifras significativas se duplica en cada iteración). Sin embargo, la convergencia depende en gran medida de la
forma que adopta la función en las proximidades del punto de iteración, se muestran dos situaciones en las que
este método no es capaz de alcanzar la convergencional bien converge hacia un punto que no es un cero de la
ecuación.
BIBLIOGRAFÍA:
 Black, J. 1999. Microbiology Principles and Exploration. Fourth edition. John Wiley & Son, Inc.
Elsa Bosquez Molina, María Luisa Colina Irezabal. Procesamiento térmico de frutas y hortalizas.
Editorial Trillas. México. 2010.
Juan Alvarado y et at. Fenomenología de la esterilización de alimentos líquidos enlatados. Rev. Fac. Ing.
Univ. Antioquia N°50 paginas 87-98. Diciembre, 2009.
M. Marcelín Rodríguez, J.F. Vélez Ruiz. Proceso de elaboración y propiedades fisicoquímicas de las
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Departamento de Ingeniería química, Alimentos y ambiental, Fundación Universidad de las Américas Puebla.
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M.E. Pérez Ryes y M.E. Sosa Morales. Mecanismos de transferencia de calor que ocurren en tratamientos
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 Standards of Sterilization. 2001. Monitoring the Sterilization Process. Online Education. URL:
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 STUMBO; Thermobacteriology in Food Processing, Food Science and Technology, Academic Press, 2nd
edition, USA, 1973

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