Envasado Aceptico

ENVASADO ASÉPTICO Se puede definir como el llenado de un producto alimenticio comercialmente estéril en un envase estéril, bajo condiciones asépticas y sellado hermético del contenedor para evitar re-infección.

•

El término comercialmente estéril implica la ausencia de microorganismos capaces por su número de reproducirse en el alimento en condiciones no refrigeradas de distribución y almacenaje.

producto

envase esterilización

llenado y sellado

ambiente estéril

Aplicaciones: 1. Envasado de productos pre-esterilizados (leche, jugos, sopas, etc.) 2. Envasado de productos no estériles para evitar infección (yogurt). Razones de uso: 1. Utilizar envases que no permiten ser esterilizados con el producto. 2. Poder utilizar la técnica HTST (alta temperatura - corto tiempo) 3. Extender la vida de anaquel a temperatura ambiente. HISTORIA Aunque el envasado aséptico de alimentos adquirió importancia durante las últimas dos décadas, lo cierto es que se remontan sus orígenes a comienzos deL siglo XX, cuando se desarrollaron filtros esterilizantes para líquidos transparentes. A finales de la primera guerra mundial, en Dinamarca se logró envasar asépticamente leche esterilizada según un proceso

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no conocido. En los años 40 se iniciaron los trabajos que llevaron al desarrollo de un sistema de producción de envase en latas esterilizadas por atmósfera de vapor recalentado. En 1962 comienza a funcionar la primera máquina Tetra Pak. • Envasado aséptico de leche en lata (Nielse, 1913) • Esterilización con vapor de latas, tapas y llenado de producto estéril (Dunkley, 1917) • Desarrollo de la máquina de llenado HCF (1933) • Llenado de producto frío estéril en latas tratadas con vapor sobrecalentado (210C), por Martin (1940). • Desarrollo de UHT, por los suizos. (1953) • Cartón laminado, sistema Tetra-Pak (Suecia, 1961) CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS TÉRMICOS PROCESO PASTEURIZADO

TERMIZADO

ENVASE PLÁSTICO O CARTÓN

ESTERILIZADO

LATAS, VIDRIOS, LAMINADOS

COMERCIALIZACIÓN: REFRIGERADO

SISTEMA ASÉPTICO

COMERCIALIZACIÓN: TEMP. AMBIENTE

T, ºC 150

100

UHT directo

UHT directo

Pasteurización

50

60 Tiempo, s

120

2

Efecto del tratamiento térmico sobre el valor nutritivo de la leche Pérdidas Nutrimento Tiamina Ácido Ascórbico Vitamina 13,2 Ácido fólico Acido pantoténico Biotina 13-caroteno Piridoxina Vitamina D Proteínas séricas Lisina Cistina Valor biológico

UHT

Esterilización en botella 10 35 25 90 10 90 10 50 0 0 0 0 0 0 10 50 0 0 12-40* 87 10 13 6

* UHT directo a 135ºC durante 2 segundos (12.3%), UHT indirecto a 135ºC durante 2 segundos (40.3%

Los procesos de esterilización HTST (High Temperature Short Time) y UHT (Ultra High Temperature) cuentan con diversas ventajas de calidad. El mérito principal reside en que brinda a los productos así tratados la posibilidad de conservarse durante largo tiempo y sin problemas. Procesos tales como la pasteurización o la esterilización, que aplican un tratamiento de calor a temperaturas y tiempos específicos, provocan tanto cambios deseables como también ciertos cambios indeseables en los productos. Cambios deseables son la inactivación de enzimas y de microorganismos viables con sus esporas. Los efectos indeseables incluyen cambios en el sabor, olor, textura, y reducción de nutrimentos. Los métodos de procesamiento que traen aparejados estos efectos encontrados, deben ser optimizados en términos de su relación tiempo -temperatura para promover los cambios deseables mientras se minimiza el grado de cambios indeseables en el producto. PRINCIPIOS DE ESTERILIZACIÓN Es conocido que para describir la muerte térmica de microorganismos se utiliza una ecuación de primer orden: dN/dt= k N Donde N= número de esporas viables. Graficando log N vs. tiempo se obtiene una recta, denominándose D al tiempo necesario para que N se modifique en un factor de 10. Es común tomar en esterilización el valor de D a 121.1ºC. Si se grafica log D vs. Temperatura se obtiene también una recta conocida como curva de destrucción térmica (TD) que es específica para cada microorganismo en cada medio. La inversa negativa de la pendiente de TD se conoce como z. En otras palabras z es el cambio de temperatura necesario para que D se modifique 10 veces en su valor (un ciclo logarítmico). Como en la práctica la temperatura de un alimento durante el tratamiento térmico varía con el tiempo, para comparar las capacidades de esterilización relativas de distintos procesos se utiliza la unidad de letalidad. Por conveniencia esa unidad se estableció como 1min a 3

121.1ºC (250ºF). La letalidad total o “valor de esterilización” se denomina F. Por ejemplo, un Fo=3 indica que el proceso es similar a mantener a 121.1ºC durante 3 minutos al alimento. Considerado un requerimiento de proceso, Fo está determinado por la relación: Fo= D ( log No – log Nf) = F 10(T-121.1)/z siendo No y Nf el número inicial y final de microorganismos, respectivamente. Ejemplo: Alimentos con baja acidez requieren mínimo un Fo= 2.8. En el caso de tratamiento aséptico se compara el valor z de la destrucción microbiana con el valor z de la pérdida de calidad (nutrientes, color, etc.) . En el primer caso un valor común es z =10ºC y en el segundo z = 33ºC. Para describir el deterioro en calidad en vez de Fo. Co= C10(T-100)/z 1000

Tiempo, min.

100

F o = 10

10

C o = 10

1

Co= 1

0,1 100

110

120

130

140

150

Temperatura, ºC

Curvas comparativas entre inactivación de enzimas y esporas.

EQUIPOS PARA TRATAMIENTO HTST (altas temperaturas- tiempos cortos) 1.

INDIRECTOS
Tubulares PRODUCTO

4


Placas planas


Superficie rascada/agitada

2.

DIRECTOS
Por inyección de vapor

Inyección 150 ºC dilución 10% Precalentamiento 75-80 ºC

Cámara expansión

Vapor 10%

Envasado aséptico

Diagrama de flujo del proceso UHT directo por inyección.

(uperización)


Por infusión del producto

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Valores de enfriamiento: Para líquidos de baja viscosidad hasta 20ºC; para alimentos viscosos no menos de 40ºC. REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA:






Envase y método de tapado adecuados. Superficie del envase en contacto con el alimento, esterilizado antes del llenado. Llenado estéril. Tapa esterilizada antes de aplicar. La tapa debe aplicarse en la zona estéril.

ESTERILIZACIÓN DEL MATERIAL EN CONTACTO CON EL ALIMENTO 1.- Productos no estériles con pH < 4.5 ⇒ Reducción de 4D 2.- Productos estériles ( neutro>pH>4.5) ⇒ reducción de 6D 3.- Si hay posibilidad de contaminación con C. Botulinum ⇒ 12D! • Cálculo del número de envases no-estériles, o el error por no esterilización: Er = N A/R Donde N: Número de microorganismos; A: área; R: número de reducción decimal después de la esterilización. • En general sólo el 3% del número total de microorganismos en una superficie de envase son esporas.

•

En la Tabla, algunos valores Er: Directo del rollo

Prefabricada

Envase de cartón

Copa plástica

Conteo

Copa plástica

200 mL

500 mL

1L

15 mL

150 mL

30

30

30

30

90

0.025

0.045

0.075

0.0037

0.018

esporas Área (m2) R= 104 R= 103

1.6 x10-3 0.75 x10-4

1.4 x10-4

2.3 x10-4

1 x10-5

1.6 x10-5

R= 105

0.75 x10-5

1.4 x10-5

2.3 x10-5

1 x10-5

1.6 x10-5

R= 106

0.75 x10-6

1.4 x10-6

2.3 x10-6

1 x10-6

1.6 x10-6

R= 107

0.75 x10-7

1.4 x10-7

2.3 x10-7

1 x10-7

1.6 x10-7

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PROCESOS DE ESTERILIZACIÓN PARA MATERIALES DE ENVASE. • UV-C IRRADIACIÓN

• IR • Ionizantes • Vapor saturado • Vapor sobrecalentado

CALOR

• Aire caliente • Aire caliente/vapor • Peróxido de Hidrógeno

Tratamiento químico

a.- inmersión

• Ácido peracético • Óxido de etileno

SISTEMAS DE ENVASADO ASÉPTICO El material utilizado depende de la naturaleza del producto, los costos y la preferencia del consumidor. Se pueden identificar seis categorías de envases: 1. Latas 2. Botellas 3. Sachets y Pouches 4. Copas y vasos 5. Cartones 1. LATAS
Se las utiliza tanto de hojalata como de aluminio. Se las puede esterilizar con vapor sobrecalentado (225º/ 40”). Se llenan con el producto esterilizado en frío. En la sala de llenado (con tapas estériles) se genera una sobrepresión de aire o N2 estéril. 2. BOTELLAS
las de vidrio han tenido problemas, se esterilizan con agua oxigenada y se secan con aire caliente.
No estériles: Luego del soplado se envían a una cámara estéril, presurizada; se lavan con H2O2 y se secan con aires y/o se enjuagan con agua estéril.
Estériles por soplado: Se extrudan, se soplan con aire estéril, se derivan a la cámara de llenado, se corta la tapa, se llena y se tapa (sellado por calor)
Soplado, llenado y cerrado en una sola etapa. Es mecánicamente mas complejo. Se llena y cierra en el mismo molde. 7

3. SACHETS Y POUCHES
Envases laminados flexibles. El sistema mas común es el de formado, llenado y sellado. Se esterilizan con gua oxigenada o radiación UV. Incluye sistemas verticales (figura) u horizontales.

4. COPAS O VASOS
Preformados: Uno de los más comunes. Se esteriliza con H2O2 (35%/3s) y se secan con aire a 400ºC (temperatura superficial, 70 ºC). El material de sellado es en general laminado de aluminio y termoplástico.
Vasos por formado- llenado – sellado: Es un sistema rápido, con menor volumen de almacenamiento (stock). Se esteriliza el film que luego se calienta a 150ºC para el termoformado (Figura). PB, PE, AL Sellado térmico PP PP, PE, PVCD, PS Llenado Termoformado

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CARTÓN LAMINADO PARA LLENADO ASÉPTICO La figura muestra la estructura típica de este tipo de cartón:

POLIETILENO EXTERNO IMPRESIÓN (TINTA) PAPEL (BLANQUEADO) PAPEL (SIN BLANQUEAR) POLIETILENO LAMINADO FOIL DE ALUMINIO POLIETILENO INTERNO (OXID.) POLIETILENO INTERNO (NO OXID.) Las funciones de las distintas capas son las siguientes:






El PE externo protege a la tinta y permite sellar las solapas. El papel blanqueado sirve como soporte de la impresión y da rigidez al envase. El PE laminado sirve para ligar el aluminio al papel. El aluminio es la barrera a los gases y a la luz. Las dos capas internas de pE son la barrera a los líquidos.

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VALVULA DE LLENADO, SISTEMA BAG-IN-BOX

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EFECTO DE LAS UNIONES Permeabilidad al O2 (mL/m2 día) MATERIAL

AREA PLANA

AREA DOBLADA

Laminado TetraPak

35-40

1500-1520

Laminado Pure-Pak

30-35

2000

Film PE (75 µm)

20-22

20-40

Film PE (25 µm)

70-80

70-100

ENSAYO DE LA INTEGRIDAD DE ENVASES ASÉPTICOS 1. Métodos destructivos.
Por desgarro (Verificar la separación en la soldadura)
Test electrolítico.


Test de la Tinta: (0.5% Rodamina B en iso-propanol). Se analiza la penetración de la tinta. 2. Métodos no destructivos. Verificación visual o por video registro. (scanning) 3. Biotest ( (Por inmersión en medio contaminado y posterior recuento)

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