El procesamiento aséptico es una técnica de procesamiento en la que productos líquidos comercialmente esterilizados térmicamente (normalmente alimentos o productos farmacéuticos ) se envasan en recipientes previamente esterilizados en condiciones estériles para producir productos estables en almacenamiento que no necesitan refrigeración. [1] El procesamiento aséptico ha reemplazado casi por completo la esterilización en contenedores de alimentos líquidos, [2] incluida la leche , los jugos y concentrados de frutas, la crema , el yogur , los aderezos para ensaladas , el huevo líquido y las mezclas para helado. Ha habido una creciente popularidad de los alimentos que contienen pequeñas partículas discretas, como el requesón , los alimentos para bebés , los productos de tomate , las frutas y verduras , las sopas y los postres de arroz. [1]
El procesamiento aséptico implica tres pasos principales: esterilización térmica del producto, esterilización del material de embalaje y conservación de la esterilidad durante el embalaje. [3] Para garantizar la esterilidad comercial, las instalaciones de procesamiento aséptico deben mantener la documentación adecuada de las operaciones de producción, que demuestre que se lograron y mantuvieron condiciones comercialmente estériles en todas las áreas de la instalación. [4] Cualquier incumplimiento de un proceso programado para el sistema de procesamiento o envasado significa que el producto afectado debe ser destruido, reprocesado o segregado y retenido para una evaluación adicional. [4] Además, el sistema de procesamiento y envasado debe limpiarse y reesterilizarse antes de que se puedan reanudar las operaciones de procesamiento y/o envasado. Los equipos y materiales de embalaje se esterilizan con diversos medios o combinaciones de los mismos (es decir, vapor saturado , vapor sobrecalentado, peróxido de hidrógeno y tratamientos térmicos y otros). [4]
El procesamiento aséptico se derivó de la máquina de llenado calor-enfriamiento (HCF) de Olin Ball que se desarrolló en 1927. [5] Si bien el HCF logró mejorar la calidad sensorial de la leche con chocolate procesada en comparación con el producto enlatado , el uso de El equipo se vio obstaculizado por su costo, mantenimiento e inflexibilidad para procesar varios tamaños de contenedores, lo que provocó que la máquina fallara. [6]
En la década de 1940, George Grindrod desarrolló el proceso de Avoset. Los productos alimenticios procesados mediante el proceso Avoset se empaquetaron bajo lámparas ultravioleta y aire esterilizado dentro de una sala con presión positiva para mantener los contaminantes fuera de la sala de procesamiento. La esterilización se logró mediante el uso de inyección directa de vapor de 126 a 137 °C (260 a 280 °F) y luego se enfrió. El alimento tratado con esta técnica se describió como un "producto de crema excelente" y se produjeron entre 75 y 100 envases por minuto. [6]
Más tarde, en la década de 1940, McKinley Martin desarrolló el proceso aséptico de Dole. [5] Los alimentos procesados iban desde sopas hasta salsas especiales, frutas y productos lácteos. [6] Este proceso implicó cuatro pasos: [5] [6]
La máquina aséptica de Dole superó los obstáculos que causaron el fallo de HCF, ya que pudo procesar varios tamaños de envases, necesitó menos tiempo de mantenimiento y costó menos. La calidad de los productos procesados fue consistente independientemente del tamaño del envase, una característica importante para los alimentos sensibles al calor, debido a su corto tiempo de procesamiento. La sopa de guisantes partidos se trató utilizando la máquina aséptica Dole en la siguiente dosis: tiempo de calentamiento de 140 a 146 °C (280 a 290 °F) durante 3,53 segundos, tiempo de retención de 8,8 segundos y enfriamiento a 32 °C (90 °F). ) en 14,0 a 17,0 segundos, en comparación con el tiempo de procesamiento normal de 40 a 70 minutos a 115 a 121 °C (240 a 250 °F). La falta de interés de los consumidores hizo que se suspendieran los alimentos procesados en la máquina aséptica de Dole. [6]
Roy Graves comenzó a esterilizar leche en la década de 1940. La leche extraída de la vaca pasó a través de una tubería hasta un tanque de vacío, que luego se calentó a 285 °F y luego se enfrió a temperatura ambiente. El producto, envasado en latas de metal, fue ampliamente aceptado por los consumidores que carecían de acceso a leche fresca, incluido el ejército estadounidense . [7]
En 1959, la industria alimentaria vio la llegada del uso de recipientes laminados de papel, lámina y plástico llamados tetraedro. En 1962, la empresa sueca Tetra Pak , introdujo este contenedor en el mercado de Estados Unidos. Vendían leche pasteurizada y bebidas en los contenedores. La empresa de Roy Graves comenzó a esterilizar este recipiente con cloro y pudo llenarlo asépticamente y sellarlo herméticamente . El uso de estos envases no fue aceptado por los consumidores americanos debido a su dificultad de apertura. Fue ampliamente utilizado por la Marina de los EE. UU . [7]
En 1981, la FDA aprobó el peróxido de hidrógeno para esterilizar envases. [5]
Hoy en día, los barcos utilizados para el transporte continental de alimentos están equipados con tanques asépticos para transportar jugos de frutas. Otro medio de transporte de alimentos procesados asépticamente es el uso de bolsas asépticas. [5]
El procesamiento aséptico permite que los alimentos se esterilicen adecuadamente fuera del recipiente y luego se coloquen en un recipiente previamente esterilizado, que luego se sella en un ambiente estéril. [1] La mayoría de los sistemas utilizan esterilización a temperatura ultraalta (UHT) para esterilizar el producto alimenticio antes de envasarlo. La UHT esteriliza los alimentos a altas temperaturas, normalmente superiores a 135 C, durante 1 a 2 segundos. Esto es ventajoso porque permite un procesamiento más rápido, generalmente unos segundos a altas temperaturas (130-150 °C) y una mejor retención de las características sensoriales y nutricionales. [1] Los productos asépticos tienen una vida útil no refrigerada de unos pocos meses a varios años.
La esterilización del material de envasado aséptico es un paso crucial en el procesamiento aséptico de alimentos. Estos recipientes se esterilizan para matar los microorganismos presentes en el recipiente durante su formación y transporte y antes del llenado. [8] Existen numerosos métodos utilizados para esterilizar los contenedores, los métodos más comúnmente utilizados incluyen: calor, agua caliente, esterilizantes químicos ( peróxido de hidrógeno o ácido peracético ) y radiación o una combinación de métodos. [7] [8]
Los productos alimenticios UHT se pueden esterilizar mediante métodos directos o indirectos de transferencia de calor. La transferencia directa de calor se puede lograr mediante inyección e infusión de vapor . Los productos alimenticios procesados con un inyector de vapor pasan por una cámara de inyección, donde se inyecta vapor (150 °C) en el producto y luego el producto se enfría instantáneamente a 70 °C. La transferencia directa de calor es adecuada para alimentos sensibles al calor como la leche. Sin embargo, sólo se pueden procesar líquidos de baja viscosidad mediante inyección de vapor y se requiere vapor de alta calidad para garantizar la esterilización. [1] Los productos alimenticios infundidos con vapor implican que los alimentos caigan libremente en vapor altamente presurizado que los calienta a aproximadamente 145 °C y luego se enfrían instantáneamente a 65-70 °C. La infusión de vapor proporciona a los procesadores un gran control en comparación con la inyección de vapor y reduce los riesgos de quemaduras y sobrecalentamiento. Puede procesar alimentos de mayor viscosidad en comparación con la inyección de vapor, pero corre el riesgo de bloquear las boquillas de la maquinaria. [1] Las formas indirectas de transferencia de calor incluyen: intercambiadores de calor de placas , intercambiadores de calor tubulares o intercambiadores de calor de superficie raspada. [7] Los intercambiadores de calor de placas se utilizan principalmente porque son económicos y permiten cambios fáciles durante la producción. La superficie tubular y raspada puede calentar alimentos viscosos con partículas o alto contenido de pulpa con un daño mínimo. [1]
Los equipos utilizados en el procesamiento aséptico de alimentos y bebidas deben esterilizarse antes del procesamiento y permanecer estériles durante el procesamiento. [1] Al diseñar equipos de procesamiento aséptico, hay seis requisitos básicos a considerar: el equipo debe tener la capacidad de limpiarse a fondo, debe poder esterilizarse con vapor, productos químicos o agua a alta temperatura, los medios de esterilización deben poder para hacer contacto con todas las superficies del equipo, lo que significa que el equipo no contiene grietas, hendiduras o puntos muertos, el equipo debe poder mantenerse en un estado estéril, debe tener la capacidad de usarse continuamente y, por último, el equipo debe cumplir con las regulaciones. [7]
Los envases asépticos generalmente se clasifican en las siguientes categorías: [9] llenado, montaje, formado, termoformado , moldeo por soplado y sistemas de almacenamiento y envasado a granel. [3]
El envasado aséptico consiste en llenar y sellar un material de envasado esterilizado con un producto esterilizado. El material de embalaje aséptico no sólo debe garantizar condiciones estériles dentro del paquete y proteger el producto de daños físicos, sino también mantener la calidad del producto dentro del embalaje. [8] Para lograr esto, se forma un material laminado a partir de los siguientes componentes: papel semirrígido, aluminio y plástico. [3] El papel (70%) proporciona rigidez, resistencia y la forma eficiente de ladrillo al paquete; Es necesario abordar el potencial de bacterias. [10] El polietileno de baja densidad (24%), el plástico más común utilizado para envases asépticos, ubicado en la capa más interna forma los sellos que hacen que el paquete sea hermético a los líquidos. El aluminio (6%) se encuentra en el interior del paquete aséptico, formando una barrera contra la luz y el oxígeno, eliminando así la necesidad de refrigeración y evitando el deterioro sin utilizar conservantes. [11] La mayor parte del material de embalaje utilizado en envases asépticos está hecho de plástico en lugar de recipientes de metal o vidrio debido al costo relativamente bajo de producir material plástico en comparación con el metal y el vidrio. Los plásticos son más ligeros que el metal o el vidrio, lo que los hace más baratos y fáciles de transportar. Los plásticos también requirieron mucha menos energía para producirse que el metal y el vidrio. [3] Estos factores han convertido al plástico en el material de embalaje preferido para su uso en el procesamiento aséptico.
Hay muchos factores que pueden influir en el tipo de envase aséptico elegido para un producto. Los siguientes factores pueden influir en la elección del material de envasado para productos procesados asépticamente: propiedades funcionales del polímero plástico (propiedades de barrera al gas y al vapor de agua, inercia química y absorción o eliminación de sabores y olores ) , posibles interacciones entre el polímero plástico y el producto alimenticio, vida útil deseada, costos económicos, características mecánicas del material de embalaje (propiedades de moldeo, características de manipulación del material y compatibilidad con los métodos de embalaje y esterilización), condiciones de envío y manipulación (dureza, compresión), cumplimiento de la normativa y grupo de consumidores objetivo. [12]
Existe una variedad de diferentes tipos de contenedores para elegir según el producto. La siguiente tabla ofrece algunos tipos de contenedores y ejemplos. [3]
El procesamiento aséptico preserva la calidad de los alimentos mediante un tratamiento térmico rápido seguido de un tiempo de conservación breve y un enfriamiento rápido. [1] En comparación con el enlatado, donde los productos alimenticios se someten a un procesamiento a alta temperatura, el rápido tratamiento térmico proporcionado por el procesamiento aséptico permite conservar mejor las características sensibles al calor de los alimentos. [1]
El sabor de los productos alimenticios procesados asépticamente cambia mínimamente. [1] Los productos lácteos pueden tener un sabor cocido debido a la exposición a grupos sulfhidrilo . El sabor se reduce durante el almacenamiento a medida que los grupos sulfhidrilo se oxidan . La leche severamente tratada puede tener un sabor amargo debido a la proteólisis . [1]
Los productos lácteos podrían presentar cambios de color, efecto provocado por el pardeamiento de Maillard . Esto depende de la cantidad de azúcar reductor, de la formación de piralisinas y melanoidinas , de la severidad del tratamiento y de la temperatura de almacenamiento. [1]
Los pigmentos vegetales, caroteno y betanina , no se ven afectados, mientras que la clorofila y las antocianinas se reducen mínimamente. [1]
Es menos probable que la carne se endurezca cuando se procesa asépticamente, en comparación con los productos enlatados . [1]
La viscosidad del jugo de frutas no se ve afectada. Los trozos de frutas y verduras en rodajas procesadas son más suaves en comparación con los trozos no procesados como resultado de la solubilización de materiales pécticos y la pérdida de turgencia celular. [1]
El procesamiento aséptico logra la esterilidad mediante un proceso de calentamiento instantáneo con temperaturas que oscilan entre 91 °C y 146 °C y se procesa mínimamente. Debido al tiempo de procesamiento y al rango de temperatura significativamente menores utilizados en el procesamiento aséptico en comparación con la esterilización convencional, como el enlatado, los productos que se procesan asépticamente pueden retener más nutrientes. [13] La riboflavina , el ácido pantoténico , la biotina , la niacina y la vitamina B6 no se ven afectados. Aproximadamente el 10% de la tiamina y la vitamina B12 , aproximadamente el 15% del ácido fólico y la piridoxina y aproximadamente el 25% de la vitamina C se pierden durante el procesamiento aséptico. [1]
Los alimentos procesados asépticamente tienen una mejor retención nutricional, de vitaminas y de pigmentos naturales ( clorofila , antocianinas , betalaínas , carotenoides ) en comparación con los productos alimenticios enlatados debido a la temperatura más baja a la que se someten los alimentos durante el procesamiento. [1] El procesamiento aséptico proporciona flexibilidad en el uso de varios tamaños de contenedores, así como la posibilidad de agregar componentes bioactivos y sensibles al calor después del procesamiento ( probióticos , ácidos grasos omega-3 , ácidos linoleicos conjugados ). [1]
El procesamiento aséptico cuesta más que el enlatado porque la esterilización de los materiales de embalaje requiere maquinaria diferente y puede resultar compleja. [1] Además, mantener la esterilidad del aire en la sala de procesamiento es difícil. [1]
Las inspecciones de procesamiento aséptico son una de las inspecciones más complejas de las operaciones de fabricación de alimentos. Las autoridades de proceso deben establecer un proceso que garantice la esterilidad comercial para lo siguiente:
La instalación debe mantener la documentación de las operaciones de producción, que demuestre el logro de condiciones comerciales estériles en todas las áreas de la instalación. [4]
Los requisitos reglamentarios generales para todos los alimentos regulados por la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) de EE. UU. se encuentran en la sección 21 del Código de Regulaciones Federales (CFR) de EE. UU. Parte 117. La sección 113.40 enumera requisitos específicos para sistemas de procesamiento y envasado asépticos, incluidas especificaciones para equipos. e instrumentación. Un requisito de las regulaciones de la FDA es que todas las operaciones de procesamiento térmico deben realizarse bajo la supervisión operativa de una persona que haya completado un curso de instrucción aprobado por la FDA sobre control de sistemas de procesamiento térmico, cierres de contenedores y procedimientos de acidificación. La Escuela de Mejor Control de Procesos ofrece una sección sobre sistemas de procesamiento y envasado asépticos y cumplirá con los requisitos de la FDA para supervisores de operaciones asépticas. [14]
Las autoridades de procesamiento son responsables de los sistemas asépticos y deben conocer ciertos factores exclusivos de las operaciones de procesamiento y envasado asépticos, por lo que es esencial tener conocimientos específicos en esta área. Ni la FDA ni otras agencias reguladoras mantienen una lista de autoridades de procesamiento reconocidas; sin embargo, ciertas organizaciones son ampliamente reconocidas dentro de las agencias gubernamentales y la industria por tener experiencia y conocimientos. Las regulaciones de la FDA se basan en las autoridades de procesamiento y envasado aséptico para establecer parámetros de esterilización de productos, paquetes y equipos de modo que se garantice la esterilidad comercial del producto final. [14]
El formulario que se utiliza actualmente para presentar procesos asépticos para alimentos poco ácidos ante la FDA es el formulario 2541c. Los procesos para alimentos acidificados que se procesan y envasan asépticamente se clasifican en 2541a. Además, las plantas procesadoras deben registrarse ante la FDA mediante el formulario 2541. La FDA también ha desarrollado un sistema electrónico de llenado de procesos de alimentos enlatados de baja acidez (LACF) que facilita la cumplimentación y presentación de los formularios. [14]
La FDA ejerce autoridad sobre los tipos de sistemas de procesamiento y envasado asépticos que se pueden utilizar para producir alimentos para su distribución en el comercio estadounidense revisando y aceptando o rechazando los formularios de presentación de procesos de empresas procesadoras individuales. La FDA puede solicitar información técnica suficiente al procesador para evaluar la idoneidad del equipo y los procedimientos utilizados para producir un producto comercialmente estéril. Hasta que la FDA no encuentre más objeciones a la presentación de un proceso, la empresa no podrá distribuir productos producidos en ese sistema en el comercio interestatal. [14]
Los productos asépticos finales deben someterse a una prueba de incubación antes de que el producto se distribuya. La empresa debe determinar el tiempo y la temperatura de incubación, así como cuántos contenedores se incuban. [14] Generalmente se acepta incubar a 20–25 °C durante un mínimo de 7 días seguido inmediatamente, o después de una primera lectura, de una incubación a 30–35 °C durante un tiempo mínimo total de incubación de 14 días. Otros programas de incubación deben basarse en datos de validación de respaldo. Es importante tener en cuenta que antes de la incubación, los recipientes con el medio de crecimiento microbiano deben invertirse para garantizar que el medio humedezca completamente todas las superficies. [15]
La FDA se basa en inspecciones periódicas de las plantas de procesamiento para monitorear el cumplimiento de sus requisitos reglamentarios. La frecuencia de inspección para una planta individual puede variar significativamente dependiendo de los productos empacados, la ocurrencia de posibles problemas de procesamiento peligrosos en la planta y la disponibilidad del personal de inspección de la FDA. [14]
{{cite book}}: Mantenimiento CS1: otros ( enlace ){{cite book}}: Mantenimiento CS1: otros ( enlace ){{cite book}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )