Tiempo de esterilización del producto: ¿cómo calcularlo?

¿Cómo calcular el tiempo de esterilización con precisión? Tener en cuenta la relación tiempo/temperatura es esencial para garantizar una esterilización adecuada. Además, el uso de indicadores biológicos de referencia es crucial. Se trata de microorganismos resistentes a la esterilización. La medición del tiempo que se tarda en destruirlos permite definir el tiempo de esterilización necesario para un determinado producto y esterilizador.

Tiempo de esterilización: definición

El tiempo de esterilización es la duración del tratamiento a aplicar para eliminar los microorganismos patógenos. Se trata principalmente de los virus, bacterias y esporas presentes en un producto, así como en su envase. Este tiempo de esterilización garantiza la seguridad y la correcta conservación de los alimentos.

Para esterilizar, existen varias tecnologías:

• Destrucción de microorganismos por difusión de calor (agua, vapor de agua a presión, en autoclave o de forma continua);
• Destrucción de microorganismos por radiación gamma o rayos X;
• Destrucción de microorganismos por gases de óxido de etileno.

Las autoclaves Steritech tratan los productos difundiendo el calor a través de vapor o agua caliente. Aquí se detalla cómo calcular el tiempo de esterilización.

Método de cálculo del tiempo de esterilización

La esterilización de productos enlatados o alimentos sigue una lógica matemática. Se rige por dos leyes de disminución del número de microorganismos en función del tiempo.

El tiempo de esterilización elegido es el que corresponde a una esterilización «efectiva». Esta eficiencia del tratamiento térmico se mide en términos del número de reducciones decimales en la carga de microorganismos (dividido por 10).

Para simplificar los cálculos, la industria utiliza el valor de esterilización F0, que explicaremos a continuación.

Uno de los indicadores biológicos de la esterilización de alimentos es Clostridium botulinum. Es una bacteria cuyas esporas son muy resistentes al calor.

Las leyes de la descomposición de los microorganismos

La primera ley de esterilización mide la eliminación de microorganismos en función del tiempo. Expresa el tiempo (DT) requerido para que el proceso reduzca el número de microorganismos en un factor de 10 (un log) a una temperatura constante T.

La segunda ley de la esterilización cuantifica una variación de temperatura (z). Mide la temperatura adicional para reducir el tiempo de tratamiento térmico de un tronco. Esto estima la resistencia de los microorganismos a las variaciones de temperatura.

Para la mayoría de los mohos y bacterias, la «z» oscila entre 6 y 14 °C, y suele rondar los 10 °C.  En la práctica, esto significa que al aumentar la «z» en 10 °C, el tiempo de esterilización se divide por 10.

De estas observaciones se desprende que la reducción de microorganismos mediante tratamiento térmico sigue una curva de descomposición exponencial.

Existe una fórmula de cálculo para este tiempo de reducción decimal, denominado DT:

DT = t/(log_{10N0 – log10N)}

Con:

N0 = > número de microorganismos presentes en el producto en el momento t = 0;

N = > número de microorganismos en el momento t (después del tratamiento).

Ilustrémoslo con algunos ejemplos aplicados a Clostridium botulinum tipo A en la siguiente tabla:

La fórmula de cálculo utilizada es: DT = DTref x 10 ^{(TB -T)/z}. Conociendo la «z» (10 °C) y un valor DT0, se puede utilizar para calcular el valor DT apropiado para cada temperatura de eliminación de Clostridium botulinum tipo A.

Explicación del valor de esterilización F0

Para comparar la intensidad de los tratamientos térmicos entre sí, la industria utiliza el valor de esterilización. En Europa, está clasificado VS (Valor Esterilizante). Está diseñado para el tratamiento térmico realizado a una temperatura superior a 100 °C.  En las publicaciones norteamericanas, el valor esterilizante se clasifica como F.

Cuando se trata del valor pasteurizante, se denota VP (Valor Pasteurizante). Se trata de un tratamiento térmico aplicado a menos de 100 °C.

Desde un punto de vista técnico, el valor esterilizante refleja la intensidad del tratamiento térmico aplicado a un producto. Una cantidad acumulada expresada en minutos, el valor de esterilización es el historial térmico del tratamiento. Su perfil es el par de tiempo y temperatura.

Detalle del cálculo del valor de esterilización F

Por lo tanto, el valor de esterilización mide la intensidad de un tratamiento térmico. Este tratamiento está regulado por la normativa, que lo define como el medio para «destruir o inhibir totalmente, por un lado, las enzimas, y por otro, los microorganismos y sus toxinas» (Instrucción Técnica Nº 2015-364 DGAL/SDSSA).

La fórmula para esterilizar o pasteurizar el valor es la siguiente:

VS o VP = ∫t010 ^{(T-Tref)/z.dt}

Con los siguientes valores:

t = > duración del tratamiento térmico;

T = > temperatura del producto durante el período de procesamiento;

Tref = > temperatura de referencia del cálculo;

z = > previamente definido (diferencia de temperatura).

Por lo general, estas son las temperaturas que utilizan los fabricantes:

Aplicación del valor esterilizante

El valor VA o F0 permite obtener combinaciones de tiempo/temperatura para esterilizar con el mismo valor. Estos diferentes pares de apriete se aplican a la esterilización en autoclave o en continuo. La siguiente tabla proporciona un ejemplo de cuatro pares de tiempo/temperatura que se aplicarán en el núcleo del producto para obtener un VS o F0 de 3 minutos:

¿Cómo se traduce el primer par temperatura/tiempo? Significa que hay que alcanzar los 110 °C en el núcleo del producto y mantener esta temperatura en el núcleo durante 38,6 minutos para obtener un F0 de al menos 3 minutos. Para lograr el mismo valor de esterilización en menos tiempo, es posible aumentar la temperatura: a 121 °C en el núcleo del producto, solo se necesitan 3 minutos para obtener el valor de esterilización de 3 minutos.

Controles de esterilización durante el proceso

Para determinar si el tratamiento térmico es adecuado, se debe realizar una verificación durante el tratamiento. Consiste en medir la temperatura central del producto en tiempo real. Este proceso permite que el software calcule el valor de esterilización F0 del producto.

Las autoclaves equipadas con sondas de temperatura permiten realizar esta operación de forma automática. Dependiendo del sistema de control utilizado, cuando se alcanza el valor de esterilización, el dispositivo entra en refrigeración.

Validación del proceso de esterilización por testigos y muestras

Para verificar que un producto o preparado ha pasado por el proceso de esterilización, existen dos posibles soluciones:

• Controles físico-químicos: tiras termosensibles que se aplican a los productos o a su envasado (no verificar que el tratamiento térmico sea adecuado para el producto). Esta verificación se lleva a cabo durante el ciclo y se verifica al final del ciclo;
• Medición del pH en el interior de las latas a través de un plan de medición de estabilidad: diferentes valores del control indican contaminación microbiana (los estándares varían según el producto). Estos análisis se llevan a cabo después del ciclo y deben llevarse a cabo de acuerdo con un plan de análisis de estabilidad bien definido de antemano;

Verificación de esterilización por comparación

También es posible verificar un proceso de esterilización térmica comparando valores. Esto implica el uso de controles biológicos como muestra del microorganismo de referencia resistente al calor después del tratamiento.

• Tasa de concentración inicial del microorganismo de referencia;
• Tasa de concentración final del microorganismo de referencia.

La tasa de concentración final expresa la probabilidad de supervivencia del microorganismo. Debe ser mucho más baja que la concentración inicial.

Valor del cálculo del tiempo de esterilización

En resumen, el valor de esterilización es una función termobiológica para determinar el tiempo de esterilización a una temperatura determinada. Proporciona la cantidad de minutos necesarios para eliminar los microorganismos.

Se puede utilizar para configurar equipos de esterilización automática. Es una forma de generar un importante ahorro energético a lo largo de todo un ciclo de producción.

Steritech ofrece soluciones de esterilización optimizadas. Acortamos el tiempo de esterilización en un 25%. En esterilización en autoclave o en continuo, sus productos cumplen con la normativa vigente. Para obtener más información, póngase en contacto con nosotros en el +33 388 710 433 o a través de nuestro formulario de contacto.