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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN FACULTAD DE INGENIERIA DE PROCESOS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS MONOGRAFIAS MICROBIOLOGIA DE LOS ALIMENTOS: Microbiología de Frutas y Hortalizas REFRIGERACIÓN Y CONGELACIÓN DE LOS ALIMENTOS: Propiedades Termofísicas de los Alimentos TECNOLOGIA DE FRUTAS Y HORTALIZAS: Elaboración de Néctares MONOGRAFIAS PARA OBTAR EL TITULO PROFESIONAL DE INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS, BAJO LA MODALIDAD DE SUFICIENCIA PROFESIONAL. BACHILLER: ALEXIS GIANINA PALOMINO ZANABRIA AREQUIPA - 2014 DEDICATORIA: A mí querida familia A Dios A los señores catedráticos de la escuela de Ingeniería de Industrias Alimentarias, por compartir sus conocimientos con todos nosotros. Gracias MIEMBROS DEL JURADO ING. ANTONIO DURAND GÁMEZ ING. ANIBAL VASQUEZ CHICATA ING. MARIEL ALVAREZ RODRIGUEZ MICROBIOLOGIA DE LOS ALIMENTOS: Microbiología de Frutas y Hortalizas 1 INDICE GENERAL INDICE DE CUADROS ................................................................................................. 1 RESUMEN ....................................................................................................................... 2 1.-REVISION BIBLIOGRAFICA ................................................................................. 4 1.1 INTRODUCCION: ...................................................................................................... 4 1.2 JUSTIFICACION: ....................................................................................................... 5 1.3 DESARROLLO DEL TEMA ....................................................................................... 6 1.3.1 DEFINICIONES .................................................................................................... 6 1.3.2 Composición de Frutas y Hortalizas: La composición química de las frutas depende sobre todo del tipo de fruta y de usurado de maduración. (Tabla 1 y 2) ........ 6 1.3.3 Origen de la Microbiología Normal de las Frutas ............................................... 8 1.3.4 Sistemas de Protección de los vegetales contra Microorganismos ...................... 9 1.3.5 Alteraciones Microbianas de las Frutas ........................................................... 10 1.3.6 Lesiones y Proceso Infectivo .............................................................................. 11 1.3.7 Infección Previa a la Recolección ...................................................................... 11 1.3.8 Infección Posterior a la Recolección .................................................................. 12 1.3.9 Factores Diversos que Afectan el Proceso Infectivo .......................................... 12 1.3.10 Descomposición Microbiana de las Frutas (Podredumbre) ............................. 14 2. CONCLUSIONES ..................................................................................................... 15 3. BIBLIOGRAFIA ....................................................................................................... 16 4. ANEXO ...................................................................................................................... 17 INDICE DE CUADROS Cuadro 1: Composición de Frutas y Hortalizas: La composición química de las frutas depende sobre todo del tipo de fruta y de usurado de maduración. 7 2 RESUMEN MICROBIOLOGIA DE FRUTAS Y HORTALIZAS Desde antiguo se sabe que los alimentos son un excelente transmisor de enfermedades infecciosas. Incluso hoy en día, a pesar de que existe mayor información acerca de los microorganismos y su transmisión, aún así, la transmisión de microorganismos por alimentos es un gran problema. El aumento de nuevos patógenos transmitidos por alimentos atrae a los medios de comunicación sobre la seguridad de los alimentos, haciendo que los consumidores seamos más conscientes de dichas transmisiones y así exigimos alimentos cada vez más seguros. Por otra parte, el desarrollo microbiano destruye grandes cantidades de alimentos, causando problemas económicos y una considerable pérdida de importantes nutrientes. En todo Control Microbiológico de calidad destacan dos aspectos: Calidad Higiénico - Sanitaria: que no se distribuyan microorganismos patógenos para la salud. Calidad Comercial: presencia de microorganismos alterantes, que alteren el producto haciéndolo no comestible (aunque no sean patógenos) La pérdida de calidad de un producto, por tanto, puede ser debida a la presencia de microorganismos patógenos o de microorganismos que alteran el producto de tal manera que lo hagan inadecuado para el consumo. De ahí surge la necesidad de que todas las industrias conozcan la calidad microbiológica de sus productos, a nivel de las materias primas que usan, que conozcan la calidad de todos los procesos de elaboración y por supuesto la calidad del producto final. En Microbiología, el cometido principal del microbiólogo es garantizar al consumidor un abastecimiento de productos salubres e inocuos y evitar el deterioro microbiológico de los mismos. Por estas razones, el campo de estudio de la Microbiología en los productos de consumo es uno de los más diversos: desde bacterias a virus, hongos, protozoos... deben estar controlados por el microbiólogo, que debe conocerlos a todos. 3 Una gran variedad de factores contribuye a la contaminación de frutas y hortalizas por microorganismos causantes de enfermedades a los humanos. Algunos de los factores que pudieran considerarse de riesgo en la calidad microbiológica de los productos frescos incluyen: el uso de agua de riego contaminada con heces fecales de humanos y animales; procesos inadecuados en los campos de cultivo; prácticas deficientes de desinfección; condiciones inapropiadas durante empaque; higiene deficiente de los trabajadores; y el mal manejo durante almacenamiento y transporte Aunado a esto, una vez que ocurre la contaminación, muchos microorganismos patógenos poseen la capacidad de sobrevivir por largos períodos de tiempo en frutas y hortalizas frescas. Algunos microorganismos son también capaces de sobrevivir a procesos de desinfección, e incluso de multiplicarse en el producto durante almacenamiento. Las principales condiciones internas del alimento que influyen en el desarrollo microbiano son: el contenido de humedad o mejor aún su disponibilidad del agua, aw, la acidez y pH, la capacidad tamponizante (buffer), el potencial oxido reducción (Eh), la composición nutricional, el grado de madurez, la presencia de constituyentes antimicrobianos y su estructura. Las condiciones externas al alimento que influyen en el desarrollo de MO son: la temperatura, la humedad relativa, la composición de la atmósfera o del medio que rodea al alimento, el grado de contaminación, la flora o presencia de agentes depredadores circundantes y las radiaciones. En todos los casos el grado del daño por MO a la fruta está en proporción exponencial al tiempo en que permanezcan sometidas a las anteriores condiciones que favorecen la contaminación y deterioro. Las dos clases principales de microorganismos que causan descomposición son las bacterias y los hongos. Otros tipos de patógenos de plantas son virus y nemátodos, y pueden ser responsables por las pérdidas postcosecha, pero no causan deterioro progresivo en los tomates. Por ejemplo, los signos de enfermedad por virus que se caracteriza por el marchitamiento, oscurecimiento y muerte de las hojas de la planta (TSWV) no pueden ser visibles sobre la fruta verde cosechada recientemente. Sin embargo, a medida que la fruta infectadamadura, la decoloración asociada claramente con la enfermedad no permite que la fruta sea vendible. 4 1.-REVISION BIBLIOGRAFICA 1.1 INTRODUCCION: El deterioro de la frutas comienza en el cultivo, en la misma planta donde se desarrolla. Son innumerables y variadas las plagas que las invaden, aparte de los depredadores como pájaros, insectos y otras especies que compiten con el hombre por el consumo de estos productos. Una vez cosechadas las frutas sanas, pintonas o maduras, como todo ser vivo, están sometidas a procesos naturales de deterioro y descomposición progresivos. Este deterioro se ve acelerado por el inadecuado manejo que puede realizarse durante las operaciones de postcosecha. Este tipo de manejo favorece reacciones fisiológicas de deterioro, y en la mayoría de los casos facilitan la contaminación microbiana. Se puede afirmar que los microorganismos (MO) son la principal causa de deterioro grave y rápido que pueden dañar las frutas en cualquier momento de su vida. Los MO producen daños irreversibles en las frutas, los cuales se detectan fácilmente por el cambio producido en una o más de sus características sensoriales, es decir su apariencia, aroma, color, sabor y textura. El tipo de MO invasor y la velocidad de desarrollo en las frutas o sus derivados, están determinados por varias condiciones relacionadas con las condiciones ambientales y las características de estos productos que le servirán de alimento. Es relativamente poco lo que se conoce sobre la microbiología de frutas y verduras, lo que contrasta con la gran cantidad de trabajos realizados sobre microbiología y de los alimentos de origen animal, tales como leche, huevos, carne, productos carnicos, pescado y productos derivados de la pesca. Ello se debe a que los microorganismos nocivos para la salud humana, como las especies patógenas del hombre y animales, son muchísimo más raros en las frutas y verduras que en los alimentos de origen animal. De ahí que la inspección higiénica alimentaría, de la que la Microbiología de los alimentos es pieza fundamental, haya prestado más atención a los productos animales que a los vegetales. No obstante, se ha comprobado recientemente que la microbiología de los alimentos no debe estudiarse bajo el punto de vista meramente higiénico, sino también bajo un aspecto biotecnológico. Esto es consecuencia del continuo avance tecnológico de la industria alimentaria. Otro factor que también juega un papel importante es la mayor capacidad adquisitiva del consumidor que demanda nuevos productos alimenticios y, por supuesto, la disponibilidad de frigoríficos caseros para la conservación doméstica de aquellos. 5 1.2 JUSTIFICACION: Cada vez son más las frutas y verduras que en estado fresco llegan al consumidor desde grandes distancias. Por ejemplo, hace hasta muy pocos años en Alemania, se desconocían los pimientos que hoy se importan en gran cantidad de los países del sureste europeo e incluso de Cuba. Todos estos avances han creado nuevos problemas que han abierto nuevos horizontes a la microbiología de los alimentos vegetales.El deterioro de las frutas y hortalizas por los agentes microbianos, en el trascurso del tiempo que media entre la recolección y el consumo puede ser grave y rápido, en especial en las áreas tropicales, en las que el desarrollo microbiano se ve favorecido por las temperaturas y humedades relativas elevadas. El etileno producido por los vegetales en descomposición acelera, por otra parte, la maduración organoléptica y el envejecimiento de los almacenados conjuntamente con ellos, a los que pueden además contaminar. Aparte de las pérdidas causadas por la inutilización, hay que considerar también el costo de la operación de selección y reembalaje de las unidades no deterioradas de la misma partida. Las frutas y vegetales varían en su resistencia natural al deterioro; aquellos productos que tienen procesos activos de regeneración de los tejidos son más resistentes. Por ejemplo, magulladuras grandes, pero limpias sobre el tubérculo de papa rápidamente cicatrizan bajo condiciones de humedad y calor, y esta capa protectora de cicatriz (corcho) evitan que los patógenos de la descomposición infecten los tejidos no dañados. Los tomates forman una zona de separación natural que es la cicatriz del pedúnculo y estos son más resistentes al ataque de patógenos que otros productos, tales como brócoli, que no forman una zona de separación y deben ser cortados de la planta. Una vez cosechados, las frutas y vegetales tienen una vida postcosecha limitada. Ellos no recibirán nunca más agua y nutrientes de la planta. Naturalmente, en el producto, ocurre la senescencia y esto conduce a un ablandamiento de los tejidos y frecuentemente a la pérdida de preformadas sustancias antimicrobianas. Estos cambios en la calidad del fruto o vegetales los hace también menos deseables para los consumidores. Esta correlación entre senescencia, susceptibilidad a la descomposición y pérdida de la calidad comestible tiene gran impacto sobre los métodos de control de la descomposición. Por lo tanto, los métodos de manejo que preservan la calidad fresca de la cosecha probablemente son para minimizar el desarrollo de la descomposición. Aunque los patógenos están presentes en todas las áreas de producción cuando el tiempo llega a ser caliente y húmedo, la buena noticia es que el fruto puede ser 6 protegido del ataque de estos patógenos por medio de la implementación apropiada de un programa de sanitización o estrategias de almacenamiento adecuado 1.3 DESARROLLO DEL TEMA 1.3.1 DEFINICIONES Frutas: Son los frutos, infrutescencias o partes carnosas de órganos florales que han alcanzado el grado de madurez adecuado y que son aptas para el consumo humano (manzana, pera, plátano, naranja…) Hortalizas: Aquella parte de los vegetales, en estado fresco, que bien crudas conservadas o preparadas de diversas formas, se utilizan directamente para el consumo humano como: zanahoria, patata, cebolla, pimiento, etc. El término hortaliza incluye a las verduras y excluye a las frutas y cereales. Verduras: Son hortalizas en la que la parte comestible son los órganos verdes de la planta como los tallos y las hojas. Dentro del grupo de verduras también se incluyen las legumbres como guisantes y las habas. 1.3.2 Composición de Frutas y Hortalizas: La composición química de las frutas depende sobre todo del tipo de fruta y de usurado de maduración. (Tabla 1 y 2) 7 8 1.3.3 Origen de la Microbiología Normal de las Frutas Todos los vegetales poseen en su superficies una microflora, más o menos típica, que es arrastrada a los lugares en que puede multiplicarse a través del viento, agua, pájaros e insectos. Los vegetales carecen de microorganismos en la profundidad de sus tejidos; sin embargo existen ciertas excepciones como los nodulitos de las raíces leguminosas, plantas superiores que poseen bacterias (Rhizobium) que viven en simbiosis con ellas. Se conocen además numerosas bacterias, hongos y virus fitopatógenos que penetrando en los tejidos de las plantas sanas los dañan o destruyen. La flora natural superficial de los vegetales dependen mucho del tipo de planta, además de su clima y ubicación, por ejemplo al aire libre o en invernadero. También depende del estado o fase de desarrollo y en las frutas, sobre todo, del grado de maduración. Las frutas que crecen cera del suelo, como por ejemplo las fresas, se contaminan fundamentalmente a partir de los microorganismos del suelo. El suelo arable superficial constituye el mayor deposito microbiano. Un gramo contiene hasta cinco mil millones de microbios y son muy pocas las especies microbianas que no pueden encontrarse en el suelo; junto con las vegetativas se han encontrado micelios fúngicos y esporas. La mayoría de la población microbiana es saprofita,los patógenos son muy pocos. El viento puede llevar los microorganismos del suelo a las frutas que no contactan directamente con éste. El polvo de la atmósfera, sobre todo en ausencia de humedad, es rico en microorganismos; en el aire contaminado de algunas ciudades pueden encontrarse varios miles de bacterias por cm3 , por el contrario, el del mar posee muy pocos microbios. Puesto que el aire no constituye un medio apto para el desarrollo microbiano, su recuento varía mucho. Hay también una gran variedad de especies microbianas, si bien predominan los cocos sobre los bacilos, debido a su mayor resistencia frente a la desecación y la irradiación solar, ésta tiene un gran interés bajo el punto de vista de la cromogénesis microbiana. Además del aire, los insectos juegan un papel importante en la transmisión de microorganismos a las frutas. Son numerosos los insectos parásitos que al picar las frutas no sólo contaminan sus tejidos, sino que las contagian con microbios fitopatógenos. La microflora natural de las frutas y productos derivados está formada principalmente por levadura y hongos y en menor grado por bacterias. Ello se debe a los bajos valores del pH de las frutas, como consecuencia de los ácidos que poseen. La flora superficial tiene un 9 gran interés durante el almacenamiento y procesado de las frutas, además de que muchos de sus miembros contribuyen a la alteración de las frutas, otros intervienen en la elaboración de productos derivados, como ocurre con la levadura vínica Saccharomyces cerevisiae var. Ellipsoideus que interviene en la fabricación del vino y del “champagne” seco. 1.3.4 Sistemas de Protección de los vegetales contra Microorganismos Como el hombre y los animales, las plantas poseen un sistema defensivo natural frente a los microorganismos que, aunque no tan eficaz como en los primeros impide hasta cierto punto, el desarrollo y deterioro microbiano. Los microbios presentes en mayor o menor cantidad en las superficies vegetales no pueden penetrar en las capas tisulares profundas de frutas y verduras porque disponen de una estructura tisular cerrada que protege al resto de la hortaliza no sólo del ataque microbiano, sino de ciertos agentes traumatizantes y de la desecación. Tal es el caso de la cáscara de almendras y nueces. Una variedad de tejido “protector”lo constituye la epidermis de las frutas. Las peras, manzana y frutos en baya poseen una especie de membrana cutinizada (cutícula). Además, en la superficie externa de la cutícula se depositan capas céreas, de color mate a gris claro, como puede apreciarse sobre todo en ciruelas, manzanas y uvas. Además de estas estructuras tisulares especiales, muchos vegetales poseen sustancias químicas defensivas que abundan mucho más en las frutas verdes que en las maduras. Entre tales productos defensivos inespecíficos deben citarse los ácidos, como el cítrico y el málico. Los ácidos actúan rebajando el pH del jugo celular, limitando de esta forma el número de especies capaces de multiplicarse en la fruta. Algunos, como el benzóico poseen un efecto antimicrobiano manifiesto por lo que se ha empleado como conservador. En los arándanos rojos, como éster de glucosa del ácido benzóico, alcanza una concentración del 0.24%; también forma parte de los arándamos comunes, d ciruelas y de otras muchas frutas. En uvas, fresas, y frambuesas existe una pequeña cantidad de ácido salicílico, sustancia que se ha empleado como conservador de mermeladas y otros productos de las frutas. Los taninos que existen en muchas frutas, sobre todo verdes, son también tóxicos para los microorganismos. Los Phytonzidae, que se originan en las plantas superiores, se caracterizan por su efecto inhibidor frente a los microbios. Su composición química no se conoce totalmente, si bien se admite que se trata en parte de sustancias volátiles, como los aceites esenciales, que están diseminados por las frutas y tienen gran interés como productos aromáticos; se encuentran, por ejemplo, en la capa más externa de las frutas de Citrus, en las células 10 especiales que contienen los aceites esenciales. Al doblar un trozo de cáscara de naranja se atrevieranµ las células que contienen los aceites esenciales cuya salida se aprecia fácilmente, se trata en general de mezclas de varias sustancias: alcoholes de elevado peso molecular, cetonas, fenoles, éteres fenólicos, ácidos y ésteres de los que forma parte un aldehído aromático. Es interesante recordar que la clorofila tiene efecto antibacteriano: a una concentración de 12µg m1 –1 detiene el crecimiento de Streptococcus pyogenes. 1.3.5 Alteraciones Microbianas de las Frutas A pesar de la existencia de sistemas de protección naturales el mantenimiento o conservación de las frutas maduras es limitado; algunas como fresas y frambuesas, se deterioran a los pocos días de almacenamiento a una humedad de la atmósferas excesiva y a las pocas horas de almacenamiento a temperaturas desfavorables; otras, como las frutas de pepita y de cáscara se conservan varios meses sin grandes pérdidas. Las causas de la alteración son muy variadas. Además de deterioros enzimáticos y desintegraciones, los microorganismos desempeñan un papel fundamental como causa de podredumbres. La alteración puede verse favorecida por determinados tratamientos inadecuados practicado antes o durante la recolección, en el transporte, en el almacenamiento, o incluso durante la venta . Las pérdidas más importantes son las ocasionadas por hongos de los géneros Alternaria, Botrytis, Diplodia, Monilinia, Penicillium, Phomopsis, Rhizopus y Sclerotinia y por las bacterias de los géneros Erwinia y Pseudomonas. La mayor parte de estos microorganismo son débilmente patógenos, en el sentido de que sólo pueden invadir productos dañados; unos pocos, como los Colletotrichum, son capaces de penetrar a través de la piel de ejemplares sanos. La relación entre el hospedador (fruta u hortaliza) y el agente patógeno es, con frecuencia, razonablemente específica; así, por ejemplo, el expansum a las peras y manzanas, pero no a los cítricos, se han publicado tratados detallados de estas relaciones específica huésped-hospedador, bajo los auspicio de organizaciones tales como el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos y el CSIRO de Australia. Frecuentemente, el ataque inicial va rápidamente seguido del de toda una constelación de patógenos débiles que magnifica el daño causado por los patógenos primarios. En ocasiones el aspecto de un producto puede incluir a error con respecto a su estado real, en cuanto que ofreciendo lesione superficiales causadas por gérmenes patógenos puede tener inafectados sus tejidos internos. 11 1.3.6 Lesiones y Proceso Infectivo La degradación microbiana de frutas y hortalizas puede producirse como consecuencia de una infección habida mientras el producto se encontraba adherido a la planta productora, o después de haber sido separada dela misma, durante la recolección o las subsiguientes operaciones. La infección posterior a la recolección se ve fuertemente favorecida por las picaduras de insectos, etc. El proceso de infección y e desarrollo posterior de la misma se ve además fuertemente afectado por la condición fisiológica, la temperatura y la formación de peridermo. El conocimiento de cómo transcurre el proceso de infección ofrece considerablemente interés para el diseño de estrategias adecuadas para el control y la eliminación de la misma. Las lesiones de los tejidos protectores naturales, como por ejemplo de la cutícula, facilitan la penetración microbiana hacia el interior de las frutas, lo que favorece y acelera su alteración. Dicha lesiones pueden ser consecuencia de la acción de insectos, de granizadas, de heladas, de golpes y, en general, de cualquier agente traumatizante. Durante las operaciones de recolección, transporte, almacenamientoy venta de las frutas, debe procurarse mantener la integridad física de sus tejidos, sobre todo en aquellos que han de almacenar durante mucho tiempo o han de transportarse a lugares lejanos. El colocar las frutas demasiado apretadas u originarles heridas, o soluciones de continuidad. Convierte a sus tejidos superficiales en muy sensibles frente a la acción agresiva de la microbiota superficial contaminante, a la vez que facilita el desarrollo microbiano, cuyo resultado final es una alteración de mayor o menor profundidad. 1.3.7 Infección Previa a la Recolección La infección previa a la recolección puede tener lugar a través de diversas vías, por ejemplo la penetración directa de la piel, la infección a través de las aperturas naturales del producto y las mediadas por una lesión. Existen varios tipos de hongos patógenos que son capaces de iniciar una infección en la superficie de las partes florales y en la fruta sana en desarrollo. La infección se detiene y permanece latente hasta después de la recolección, cuando la resistencia del hospedador se ve disminuida y las condiciones se hacen más favorables al desarrollo del agente patógeno, por ejemplo hasta que la fruta comienza a madurar o hasta que se inicie el envejecimiento. Estas infecciones latentes ofrecen gran importancia en relación con las pérdidas sufridas por muchos frutos tropicales y subtropicales; de este tipo son la antracnosis del mango y la papaya, la podredumbre en 12 corona de los plátanos y la de la base del pedúnculo de los cítricos. Asi por ejemplo, los esporos de Colletotrichum germina en el agua de la superficie de la fruta y, tras varias horas, el extremo del tubo germinal forma, hinchándose, una estructura denominada appressorium que a veces, penetra a través de la piel. Los hongos y bacterias débilmente parásitos ganan acceso a las frutas y hortalizas inmaduras a través de aperturas naturales, como los estomas las lenticelas y las fallas de crecimiento. Estas infecciones pueden permanecer latentes hasta que el hospedador haya perdido resistencia al organismo invasor. Parece que las frutas y las hortalizas sanas puedan detener el crecimiento de estos microorganismos durante bastante tiempo, aunque se conoce muy poco acerca de la interacción entre el invasor y el tejido hospedador. Un ejemplo de este tipo de mecanismo de infección es el que constituye la penetración de las lenticelas de la manzana, antes de la recolección, por los esporos de Phlyctaena vagabunda que se manifiesta luego a lo largo del almacenamiento por la aparición de podredumbre en torno a las lenticelas. Muchos organismos patógenos que están presentes en los tejidos vegetales muertos o se hallan asociados con el suelo sólo pueden infectar a las frutas y hortalizas a través de lesiones superficiales y con frecuencia requieren, para que sean considerables las pérdidas causadas, condiciones climáticas favorables durante el periodo de maduración de la cosecha madura. 1.3.8 Infección Posterior a la Recolección Numerosos hongos responsables de pérdidas de considerable importancia son incapaces de penetrar a través de la piel, pero pueden invadir fácilmente los tejidos si se presenta una solución de continuidad en ella. Aunque la lesión sea microscópica puede bastar para que ganen acceso los patógenos presentes en el producto o en el material de embalaje. El corte del pedunculo suele proporcionar una buena vía de penetración y en muchas frutas y hortalizas se producen con frecuencia pérdidas abundantes por deterioro en torno al punto de corte. La infección después de la recolección puede tener lugar también por penetración directa a través de la piel; entre los gérmenes que pueden operar así cabe citar , por ejemplo, los hongos Sclerotinia y Colletotrichum. 1.3.9 Factores Diversos que Afectan el Proceso Infectivo Es probable que el más importante de los factores que afectan al desarrollo de las infecciones posteriores a la recolección sea el ambiente que rodea el producto. Una 13 temperatura y una humedad relativas elevadas favorecen el deterioro y la lesión del frío predispone a las frutas tropicales y subtropicales al deterioro microbiano. Por el contrario, las temperaturas bajas, el empobrecimiento de la atmósfera en oxígeno y su enriquecimiento en dióxido de carbono así como una humedad correcta frena la velocidad de deterioro, bien por retrasar el envejecimiento, bien por deprimir el crecimiento de los agentes patógenos, o a través de ambos mecanismos. La velocidad de desarrollo de la infección de las frutas y hortalizas se ve afectada por muchos otros factores. El tejido hospedador, y en particular su pH actúa como un medio selectivo: las frutas ofrecen generalmente un pH inferior a 4,5 y son alteradas fundamentalmente por los hongos; muchas hortalizas poseen, en cambio, un pH superior a 4,5, siendo por consiguiente, mucho más frecuentes en ellas las podredumbres de origen bacteriano. La fruta que ha alcanzado el grado óptimo de madurez de consumo es más susceptible a las alteraciones microbianas que las todavía inmaduras de modo que los tratamientos, como la bajas temperaturas, que reducen el proceso de maduración retrasan también el crecimiento microbiano y el deterioro de este origen. Los órganos de reserva que crecen bajo la tierra, como la patata, la batata, la mandioca y el boniato generan capas de células especializadas (peridermo traumático) en el lugar en que han sufrido lesión, limitando así el deterioro microbiano posterior a la cosecha. La formación del peridermo se favorece en la práctica industrial mediante 10-15 días de almacenamiento a 7-15°C y un 95% de humedad relativa, un proceso al que suele conocérsele con el término de curado. Se afirma que las pérdidas de naranjas causadas por P. Digitatum pueden reducirse mediante un proceso de curado (probablemente a consecuencia de la desecación), para ello se mantiene la fruta a una temperatura elevada (30°C) y una humedad relativa alta (90%) durante varios dias. En estas condiciones la piel pierde turgencia y en el flavedo lesionado se lignifica. El estado o fase de madurez en que se encuentran las frutas tiene una importancia decisiva en su capacidad de almacenamiento o vida util. No todas las alteraciones que sufren estos alimentos son de naturaleza microbiana; en muchas de ellas desempeñan un papel principal los procesos enzimáticos autolíticos; los componentes mayores de las frutas, como azúcares, ácidos orgánicos, sustancias aromáticas, pectina, taninos y sustancias minerales, durante la maduración sufren transformaciones características, bajo la influencia de diversos enzimas. Las frutas maduras son muy ricas en azúcares, ácidos y sustancias aromáticas y de otra partes, como consecuencia de las transformaciones experimentadas por las pectinas, pierden firmeza, lo que determina una capacidad de 14 almacenamiento muy escaso. Las frutas excesivamente maduras (frutas “pasadas “ o “sobremaduradas”)son de consistencia blanda, la mayoría presenta color pardo y apenas si se diferencian de las frutas descompuestas por acción microbiana. Al progresar los procesos madurativos enzimáticos las frutas pierden su resistencia natural frente a los microorganismos y consecuentemente se favorecen las alteraciones secundarias. La fruta que se pretenda almacenar debe recolectarse en un estado de premadurez para retardar los procesos madurativos enzimáticos. Las condiciones de almacenamiento perjudiciales, como por ejemplo temperaturas excesivamente altas o bajas, originan en las manzanas pardeamiento enzimático y ablandamiento tisular (carne y piel pardas y blancas), deterioro que se manifiesta exactamente igual cuando la causa responsable es de origen microbiano. 1.3.10 Descomposición Microbiana de las Frutas (Podredumbre) la podredumbre de origen microbiano es el tipo de alteración más corrientede las frutas. Todos los años inutiliza una parte muy significativa de la cosecha, sobre todo en las frutas fácilmente perecederas o alterables. Las frutas y especialmente sus tejidos jugosos, constituyen un sustrato nutritivo favorable al desarrollo microbiano a pesar de que poseen diversas cantidades de sustancias químicas inhibidoras. De las numerosas especies microbianas existentes en las superficies de las frutas, las levaduras y los mohos son los microorganismos que más contribuyen a la alteración de estos alimentos, las bacterias intervienen menos activamente, ya que excepto las productoras de ácido láctico y de ácido acético, las demás no se desarrollan bien en los jugos ácidos de las hortalizas. La causa alterante puede ya existir en la fruta antes de su recoleccion a pesar de no manifestarse si no hasta el almacenamiento; esto se ha comprobado en las frutas contaminadas microbiológicamente durante su desarrollo, que después al almacenarlas durante cierto tiempo, experimentaban un deterioro microbiano típico. De aquí se deduce que existe una estrecha relación entre protección microbiana del vegetal y conservabilidad de la fruta. Los microorganismos causantes de alteración pueden dividirse en dos grupos: fitopatógenos y parásitos, que ocasionan enfermedades en los vegetales, y saprofitos o no patógenos (causantes de podredumbre). En microbiología de los alimentos no tiene demasiado interés esta división, aunque desde el punto de vista práctico los microbios 15 parásitos originan un tipo de alteración caracterizada por la destrucción de los sistemas naturales de protección tisular y los saprofitos actúen como organismos secundarios. Cancro bacteriano por Corynebacterium Roya bacteriana por Pseudomonas Moteado bacteriano por Pseudomonas Marchitez bacteriana por Curtubacterium 2. CONCLUSIONES Las principales innovaciones en un futuro inmediato para la producción, cosecha, almacenamiento y distribución de frutas y hortalizas frescas mínimamente procesadas, deberán estar dirigidas a la implementación objetiva y clara de “Buenas Prácticas Agrícolas”. Éstas permiten minimizar al máximo el riesgo de deterioro en la calidad durante las diferentes etapas de siembra, cosecha, manejo, empaque, transporte, y distribución. También es de gran importancia reducir los problemas de contaminación por microorganismos que puedan dañar tanto a los productos hortofrutícolas cosechados, como a la salud de los consumidores. La aplicación de los lineamientos presentados en la Guía de FDA/CFSAN para minimizar el riesgo microbiano en frutas y hortalizas, representa un serio reto, tanto para los 16 productores, como para las instituciones responsables del sector agroindustrial y para las universidades y centros de investigación; ya que deberán aportar conocimientos y esfuerzos que permitan la asesoría necesaria a los sectores productivos. Auspiciar el control en los productos vegetales frescos, aplicando las “Buenas Prácticas Agrícolas”, repercutirá en la salud del hombre y en la economía, por el impacto de las exportaciones. 3. BIBLIOGRAFIA Adams, R.M., Moss, O.M. Food Microbiology. Third edition, RCS Publishing. http://www.fao.org/infoods/index-es.stm Cenzano, I. Madrid, A. Vicente, J.M. (1993). “Nuevo Manual de Industrias Alimentarias”. AMV-Mundiprensa, Madrid. Frazier, w.c y d.c. Westhoff, Microbiología de los Alimentos http://www.fao.org/infoods/index-es.stm 17 4. ANEXO Resumen de la norma propuesta por la FDA para frutas y verduras frescas Normas de seguridad alimentaria II Alimentos sujetos a la propuesta Frutas y verduras frescas reguladas: A menos que se excluyan, los alimentos considerados frutas y verduras frescas, crudas, para el consumo humano están sujetos a la norma propuesta, así sean cultivados en los Estados Unidos o importados a los Estados Unidos (incluyendo, Puerto Rico). La norma propuesta establece una lista de ejemplos de frutas y verduras que están reguladas, tales como: Almendras, manzanas, albaricoques, aprium, pera asiática, aguacates, babaco, brotes de bambú, plátanos, endibia belga, zarzamoras, arándanos, brócoli, col, melón, carambola, zanahorias, coliflor, apio, cerezas, fruta cítrica (tal como la clementina, pomelo, limones, limas, mandarín, naranjas, mandarinas, tangores y fruta ugli), pepinos, endibia rizada, ajo, uvas, habas verdes, guayaba, hierbas (tales como albahaca, cebolletas, cilantro, menta, orégano y perejil), melaza, kiwi, lechuga, mangos, otros melones (tales como canario, crenshaw y persa), setas, nectarina, cebollas, papaya, maracuyá, duraznos, peras, guisantes, pimientos (campana y picante), piña, ciruelas, ciruelo-damasco, rábano, frambuesas, grosellas rojas, cebollines, guisantes blancos, espinacas, brotes (tales como la alfalfa y haba de mung), fresas, calabazas de verano (tal como la patty pan, amarilla y zucchini), tomates, nueces, berro y sandía; Mezclas de frutas entera (como las cestas de fruta) Nueces de árbol (definidas como frutas), a menos que cumplan con los criterios para las exenciones Frutas y verduras para cocción o procesamiento que no estén reguladas: Las frutas y verduras frescas que no son un producto agrícola (como algunas nueces de árbol) o que rara vez se consuman crudas no están reguladas. La norma propuesta enumera los productos que la FDA ha determinado que no suelen consumirse crudos: Vainas, arrurruz, alcachofas, espárragos, remolacha, frijoles, bok choy (repollo chino), coles de Bruselas, garbanzos, acelgas, manzanos silvestres, arándanos, berenjenas, higos, raíz de jengibre, col, frijoles, lentejas, habas, okra, nabos, maní, frijoles pintos, plátanos, papas, calabaza, ruibarbo, colinabo, remolacha, maíz dulce, batatas, taro, nabos, castañas de agua, la calabaza de invierno (bellota y calabaza) y ñame. 18 Las frutas y verduras frescas que están reguladas por la norma propuesta se pueden beneficiar con una exención cuando reciben el tratamiento comercial que reduce adecuadamente la presencia de microorganismos al grado suficiente como para prevenir enfermedades. Los ejemplos incluyen los alimentos conservados de poca acidez, alimentos acidificados, frutas y verduras frescas sometidas a procesos de validación para eliminar los organismos que forman esporas, y frutas y verduras frescas procesados según los sistemas de HACCP o por métodos tales como refinación o destilación para generar productos como azúcar, aceite, alcoholes o productos similares. Las frutas y verduras frescas producidas por una persona para el consumo personal o producidas para el consumo en la granja u otra granja de la misma titularidad tampoco están reguladas por la norma propuesta. III. Personas y entidades sujetas a la norma propuesta Las granjas muy pequeñas están exentas: La norma propuesta se aplica a las granjas o granjas de tipo establecimiento mixto con un valor promedio anual de alimentos vendidos durante el período anterior de 3 años de más de $25.000. Una granja cubierta debe cumplir con todos los requisitos aplicables de la norma propuesta cuando cultive, coseche, envase o almacene frutas y verduras frescas que estén reguladas por la norma propuesta. Algunas granjas cultivan, pero también tienen procesos que están cubiertos por la norma anexa para establecimientos de alimentos (controles preventivos) y deben cumplir con las normas aplicables a las diferentes partes de su operación. Las granjas pequeñas, ya sean directas o locales pueden obtener una exención: Una granja que de otra manera está cubierta, es elegible para una exención cualificada en un año calendario si: Durante el período anterior de 3 años, el valor promedio anual de los alimentos vendidos directamente a los consumidores, a los restaurantes o vendidosal por menor dentro del mismo estado o a 275 millas del mismo superó el valor promedio anual de los alimentos vendidos a el resto de los compradores durante ese período; y El valor promedio de todos los alimentos vendidos anualmente durante el período de 3 años fue de menos de $500.000, ajustado según la inflación. Esta exención calificada, llamada enmienda del probador, se aplica a las granjas de los Estados Unidos y extranjeras. Si una granja califica para esta exención, debe incluir su dirección comercial completa con los alimentos. Cuando los alimentos deben portar etiquetas, el nombre y la dirección de la 19 granja deben estar colocados de manera destacada y visible en la etiqueta. Cuando no sea necesaria una etiqueta de envasado, el nombre y dirección completa de la granja debe colocarse en un lugar destacado y visible en el punto de compra. Suspensión de la exención cualificada: El FDA puede suspender una exención cualificada: En caso de una investigación activa de un brote de enfermedades transmitidas por los alimentos que esté relacionada directamente con la granja en cuestión; o Si la FDA determina que es necesario para proteger la salud pública y prevenir o mitigar un brote de enfermedades transmitidas por los alimentos en base al comportamiento o las condiciones relacionadas con la granja. IV. Obligaciones generales Las granjas reguladas deben tomar medidas apropiadas para minimizar el riesgo de consecuencias adversas graves para la salud o la muerte por el uso o exposición a las frutas y verduras frescas reguladas. Esto incluye las medidas razonablemente necesarias para impedir la introducción de riesgos conocidos o razonablemente previsibles en las frutas y verduras frescas reguladas. Y las granjas deben proporcionar garantías razonables de que las frutas y verduras frescas no están adulteradas. La norma propuesta permite que las granjas reguladas establezcan alternativas para los siguientes requisitos específicos: Los requisitos de pruebas y toma de medidas en base a los resultados de la prueba, para el agua agrícola especificada; Procesos de tratamiento de compostaje; El intervalo mínimo para la aplicación de abonos orgánico de origen animal no tratado; tés fertilizantes, y abonos orgánicos de origen animal tratados con un proceso de compostaje Estas alternativas se permiten sólo si existen suficientes datos científicos para demostrar que la alternativa proporcionaría el mismo nivel de la protección de la salud pública que el requisito establecido en la norma propuesta, y no aumentaría la probabilidad que el producto regulado sea adulterado. V. Normas en materia de personal Todo el personal que manipule frutas y verduras frescas reguladas, o supervise tales actividades debe recibir capacitación, que como mínimo, incluya (1) los principios de higiene y seguridad alimentaria; (2) la importancia de la salud y de la higiene personal y 20 (3) los estándares establecidos por la FDA en la norma propuesta que son aplicables a las responsabilidades del trabajo del empleado. Por lo menos un supervisor debe haber terminado la capacitación en seguridad alimentaria mediante un plan de estudios reconocido por la FDA, como adecuado. El personal que desempeña actividades de cosechado de las frutas y verduras frescas reguladas debe asimismo recibir capacitación que incluya (1) el conocimiento de las frutas y verduras frescas reguladas que no deben cosecharse; (2)la inspección de contenedores y equipos de cosechado para asegurarse de que no se conviertan en una fuente de contaminación y (3) la corrección o reporte de problemas con los contenedores y equipos de cosechado. VI. Normas en materia de salud e higiene La norma propuesta impone requisitos con respecto a la salud e higiene, entre ellas: Medidas para evitar la contaminación de las frutas y verduras frescas y las superficies que entren en contacto con los alimentos por parte de cualquier persona que sufra de una condición de salud aplicable; Exigir prácticas de higiene, como lavarse las manos, mantener la limpieza adecuada, evitando el contacto con animales no trabajadores y minimizar la probabilidad de contaminación de los animales de trabajo; Medidas que se aplican a los visitantes a una granja regulada VII. Estándares con respecto al agua agrícola El agua agrícola es el agua utilizada en el cultivo, cosecha, envase o almacenaje de frutas y verduras frescas, donde es probable que el agua entre en contacto las frutas y verduras frescas o las superficies que entran en contacto con los alimentos. Toda el agua agrícola debe ser segura y de calidad sanitaria adecuada para el uso previsto. Las granjas reguladas deben manejar el agua para conservar una calidad sanitaria adecuada y minimizar la probabilidad de contaminación de las frutas y verduras frescas reguladas y las superficies que entran en contacto con los alimentos con los riesgos conocidos o razonablemente previsibles. Esta gestión puede incluir horarios de cambio del agua, medidas para minimizar los riesgos, control visual, y controles de la temperatura. Inspección y mantenimiento: Al principio de cada temporada de cultivo, la totalidad del sistema de agua agrícola bajo control de la granja regulada (incluyendo, la fuente de agua, el sistema de la distribución del agua, las instalaciones, y el equipo) debe inspeccionarse para identificar las condiciones que pueden razonablemente darse para crear riesgos 21 conocidos o razonablemente previsibles para las frutas y verduras frescas reguladas, o las superficies que entran en contacto con los alimentos en vista de las circunstancias. Además, los sistemas de distribución de agua agrícola deben conservarse de manera adecuada para evitar que el sistema de distribución de agua sea una fuente de contaminación para: las frutas y verduras reguladas, las superficies que entran en contacto con los alimentos, las zonas utilizadas para actividades reguladas, o fuentes de agua. Las fuentes de agua agrícola que están bajo control de la granja regulada (como los pozos) deben mantenerse de una manera adecuada mediante inspecciones periódicas y manteniendo la fuente de agua libre de posibles fuentes de contaminación para las frutas y verduras frescas reguladas en la medida de lo posible y apropiado bajo circunstancias. Interrupción del uso si se considera insegura y tratamiento: Si una granja regulada ha determinado, o tiene razones para creer que su agua agrícola y/o su sistema de l distribución “no es seguro y la calidad sanitaria no es adecuada para el uso previsto”, se debe interrumpir el uso inmediatamente y no debe utilizarse hasta tanto: Todo el sistema de agua agrícola haya sido inspeccionado, se haya identificado cualquier condición en la cual haya una probabilidad razonable de generar riesgos conocidos o razonablemente previsibles para las frutas y verduras frescas reguladas o las superficies que entran en contacto con los alimentos, se hayan efectuado los cambios necesarios, y el agua haya sido analizada para determinar si los cambios surtieron efecto y si el agua agrícola es segura y de la calidad sanitaria necesaria para el uso previsto; o El agua sea tratada Si se sabe o existen razones para creer que el agua agrícola no es segura y de la calidad sanitaria necesaria para el uso previsto, esta debe ser tratada (por ejemplo con un producto pesticida antimicrobiano con registro de EPA). Cualquier método utilizado para tratar el agua agrícola debe ser eficaz para hacer que el agua sea segura y de la calidad sanitaria necesaria para el uso previsto y tal seguridad debe confirmarse mediante seguimiento con una frecuencia adecuada. Prueba de E. Coli: La calidad del agua agrícola debe probarse usando un método de análisis cuantitativo o de presencia-ausencia para asegurarse de que no detectenE. coli genéricos en 100 mililitros (mL) de agua agrícola cuando está: Siendo utilizada como agua de irrigación de brotes; 22 Tiene un contacto directo con las frutas y verduras frescas durante o después de las actividades de la cosecha (por ejemplo, para lavarse o refrescarse o prevenir la deshidratación antes de refrescarse), incluso cuando se utiliza para hacer el hielo que entre en contacto directamente con las frutas y verduras frescas reguladas antes o después de la cosecha; Se utiliza para hacer un té fertilizante tratado; Se utiliza para entrar en contacto con superficies que entran en contacto con los alimentos, o para hacer el hielo que entrará en contacto con las superficies que entran en contacto con los alimentos; o Se utiliza para lavar las manos durante y después de actividades de cosecha Si se detecta cualquier E. coli genérico en 100 ml de agua, debe interrumpirse inmediatamente el uso de esa fuente de agua agrícola y/o sistema de la distribución para las aplicaciones enumeradas anteriormente. La norma propuesta no permite el uso del agua en la que se encuentre bajas cantidades específicas de E. coli bajo ciertas condiciones. Si la fuente de agua o el sistema de la distribución supera estos niveles de E. coli , puede utilizarse de nuevo si se trata o si: Todo el sistema de agua agrícola bajo control de la granja regulada se vuelve a inspeccionar; Se identifica cualquier condición que tenga la probabilidad razonable de generar riesgos conocidos o razonablemente previsibles para las frutas y verduras frescas reguladas o las superficies que entran en contacto con los alimentos; Se hacen los cambios necesarios; y El agua se analiza nuevamente para determinar si los cambios surtieron efecto Frecuencia del análisis: Debe analizarse toda agua agrícola utilizada para regar brotes, entrar en contacto directo con las frutas y verduras frescas reguladas o entrar en contacto con las superficies que entran en contacto con los alimentos, té fertilizante o lavarse las manos: Al principio de cada temporada de cultivo y cada tres meses de ahí en adelante durante la temporada de cultivo. Con la excepción de que no hay requisito para analizar el agua agrícola cuando la granja regulada Recibe agua de un sistema público de agua que suministra agua que cumple con los requisitos microbianos especificados; 23 Recibe el agua de un fuente pública de agua que no contiene ningún nivel detectable de ningún E. coli. y puede demostrar que el agua cumple con este requisito; o El agua es tratada conforme a los requisitos de la norma propuesta. El agua superficial no tratada utilizada para la irrigación de brotes, el contacto directo frutas y verduras frescas reguladas o superficies que entren en contacto con alimentos, tés fertilizantes, o el lavado de manos, debe analizarse cada 7 a 30 días durante la temporada de cultivo, dependiente de la ubicación de la fuente y el sitio de almacenamiento y cuánta escorrentía puede contener la misma. VIII. Normas relativas al abono orgánico de origen animal El abono orgánico de origen animal (por ejemplo, el estiércol o subproductos no-fecales de origen animal, o desperdicios de comida) debe manipularse, transportarse y almacenarse de modo que no se convierta en una posible fuente de contaminación para: Las frutas y verduras frescas reguladas, las superficies que entran en contacto con los alimentos, las zonas utilizadas para una actividad regulada, las fuentes de agua, y los sistemas de la distribución del agua. Todo abono orgánico debe ser manipulado y almacenado de manera que se reduzca el riesgo de contaminación por abono orgánico de origen animal diferente que aún no haya sido tratado o procesado. Según la norma propuesta, la norma para abonos biológicos para suelos difiere en si se trata y cómo se trata el abono para suelos. El abono orgánico de origen animal es tratado si se ha procesado para reducir adecuadamente los microorganismos de importancia para la salud pública o, si se trata de un té fertilizante, los materiales biológicos utilizados se han procesado como se indica anteriormente y el agua utilizada para el té satisface los requisitos del análisis para agua agrícola. Los procesos del tratamiento que son aceptables para estos abonos que se apliquen a los cultivos de frutas y verduras frescas cultivadas reguladas son o bien un proceso físico o químico controlado científicamente válido (o una combinación de los dos) o un proceso de compostaje. Cualquiera que sea el proceso utilizado, debe cumplir con los estándares microbianos especificados. El abono orgánico de origen animal no ha sido tratado si: No ha sido procesado; Se ha contaminado después del tratamiento; Se ha vuelto a mezclar con un abono orgánico de origen animal que no ha sido tratado, o si se trata de desechos no tratados que la granja regulada sabe o tiene razones para creer que están 24 contaminados con un riesgo, o están relacionados con una enfermedad transmitida por los alimentos; o Es un té fertilizante que contiene un aditivo de té fertilizante La norma propuesta establece intervalos de tiempo entre la aplicación de estos abonos y la cosecha de cultivos. Dependiendo del abono orgánico utilizado y cómo se aplica, el intervalo de tiempo es de cero días, 45 días, o nueve meses. Los desechos humanos no pueden utilizarse el cultivo de frutas y verduras frescas reguladas, excepto los biosólidos de los lodos de aguas residuales utilizados de conformidad con las normas de la EPA. IX. Normas en materia de animales domésticos y silvestres Los normas relativas a animales domésticos y silvestres solo se aplican cuando una actividad regulada se lleva a cabo al aire libre o en unas instalaciones parcialmente cerradas, cuando existe una probabilidad razonable de que los animales contaminen las frutas y verduras frescas reguladas. Si se permite que los animales pasten o se utilizan como animales de trabajo en los campos donde se cultiva las frutas y verduras frescas reguladas, y existe una probabilidad razonable de que los animales contaminen las frutas y verduras frescas reguladas se debe: Establecer un período adecuado de espera entre el pastoreo y la cosecha de las frutas y verduras frescas reguladas, para garantizar la seguridad de los cultivos cosechados; y Establecer medidas para evitar la creación de riesgos conocidos o razonablemente previsibles para las frutas y verduras frescas reguladas (cuando se utilicen animales de trabajo en un campo donde se ha plantado un cultivo) Si existe una probabilidad razonable de que la intrusión animal contaminará las frutas y verduras reguladas, se debe controlar la intrusión animal en las superficies utilizadas para las actividades reguladas. Si se produce la intrusión, la granja regulada debe evaluar si las frutas y verduras frescas reguladas pueden ser cosechadas. X. Normas respecto a las actividades de cultivo, cosecha, envasado y almacenamiento Las normas propuestas establecen requisitos relacionados con el cultivo, cosecha, envase y almacenamiento de las frutas y verduras frescas reguladas. Las granjas reguladas deben: Mantener separadas las frutas y verduras frescas reguladas y excluidas (si no se cultivan, cosechan, envasan o almacenan frutas y verduras frescas excluidas, de acuerdo con la norma propuesta); 25 Tomar las medidas razonablemente necesarias para identificar y no cosechar, las frutas y verduras frescas reguladas que tengan una probabilidad razonable de haber sido contaminadas con un riesgo conocido o razonablemente previsible; Manipular las frutas y verduras frescas cosechadas de manera que estén protegidas contra la contaminación con riesgos conocidos o razonablemente previsibles; No distribuir frutas y verduras frescas que caigan en el suelo antes de lacosecha, a menos que estén destinados a un procesamiento comercial (esto no aplica a los cultivos de raíces que crecen debajo de la tierra, cultivos que crecen en la superficie, o frutas y verduras frescas que se dejen caer intencionalmente en el suelo como parte del método de cosecha); Envasar las frutas y verduras frescas reguladas de forma que se impida la formación de la toxina clostridium botulinum, si es un riesgo conocido o razonablemente previsible; Utilizar material de envasado para alimentos que es adecuado para su uso y volver a utilizar el material de envase de alimentos solamente si se toman medidas que garanticen que las superficies que entren en contacto con los alimentos están limpias XI. Normas con respecto a los equipos, herramientas, instalaciones, e higiene La norma propuesta establece requisito para: Los equipo y herramientas; Las instalaciones que estén completamente o parcialmente encerradas utilizadas para las actividades reguladas y las instalaciones utilizadas para almacenar superficies que entran en contacto con los alimentos; Los instrumentos o controles utilizados para medir, regular, o registrar temperaturas, concentración de hidrogenación (pH), eficacia desinfectante, u otras condiciones; El equipo utilizado para el transporte de las frutas y verduras frescas reguladas; Diseño y construcción de las instalaciones; Los animales domésticos dentro o alrededor de las instalaciones totalmente encerradas; Control de plagas utilizado en las construcciones; Instalaciones sanitarias; Instalaciones para lavarse las manos; 26 Control y eliminación de aguas residuales; Eliminación de basura, desperdicios y desechos, en las zonas utilizadas para las actividades reguladas; Sistemas de plomería y Control de los excrementos y desperdicios de los animales domésticos. XII. Normas con respecto a los brotes La norma propuesta impone requisitos adicionales a los brotes, entre otros: Requisitos para los granos y semillas utilizadas para cultivar brotes; Medidas necesarias para cultivar, cosechar, envasar y almacenar brotes; Exigencia de pruebas durante el cultivo, cosecha, envase y almacenamiento de brotes; Requisitos aplicables a la prueba ambiental para las especies de Listeria o el L. monocytogenes; Medidas necesarias si las pruebas ambientales para especies de Listeria o L. monocytogenes realizadas durante el cultivo, cosecha, envase o almacenamiento resultan positivas y Requisitos en cuanto a la extracción y pruebas de agua utilizada en el riego de brotes o brotes XIII. Métodos analíticos La norma propuesta establece requisitos con respecto a los métodos analíticos que se deben utilizar para las pruebas requeridas. Los interesados en detalles sobre estos métodos deben consultar esa sección en la norma propuesta. XIV. Requisitos de conservación de registros La norma propuesta establece requisitos generales para la conservación de registros en las granjas reguladas, entre los cuales se incluyen: Los registros deben incluir información básica como el nombre y la dirección de la granja, las observaciones de seguimiento, la descripción de las frutas y verduras frescas reguladas, la localización de la zona de cultivo, y la fecha y hora. Los registros también deben estar actualizados, ser precisos, legibles e indelebles y estar firmados y fechados; Los registros pueden almacenarse fuera del sitio si tienen más de seis meses (contados a partir de la fecha en la cual se elaboró el registro), siempre y cuando puedan ser recuperados y ubicados en el sitio dentro de las 24 horas siguientes a 27 una solicitud de revisión. Los registros electrónicos se consideran en sitio si se puede acceder a ellos desde una localización en la granja regulada; La norma propuesta aclara que no es necesario duplicar los registros existentes, si estos contienen toda la información requerida; En general, los registros deben conservarse hasta 2 años después de que el registro fuera creado. Sin embargo, los registros relacionados con la adecuación general de los equipos o procesos utilizados por una granja (por ejemplo, los estudios y las evaluaciones científicos), deben conservarse durante al menos 2 años después de que dichos equipos o procesos se descontinúen; Formatos de registros aceptables; Requisitos aplicables para que los registros estén disponibles y puedan ser accedidos por la FDA. Los registros in situ deben estar “fácilmente disponibles y accesibles” para la inspección y copiado por parte de la FDA en el momento en que se soliciten verbalmente o por escrito, con la excepción de las 24 horas que se permiten para obtener los registros que se encuentran almacenados fuera del sitio y Políticas de la FDA para la divulgación de registros y la protección de la información confidencial Además de lo anterior, una granja regulada debe establecer y conservar la documentación de las acciones tomadas cuando no se cumple con una de las subsiguientes normas: Normas orientadas a la cualificación y capacitación del personal; Normas orientadas al agua agrícola; Normas orientadas a los abonos orgánicos de origen animal y desechos humanos; Normas orientadas a los equipos, herramientas, instalaciones, e higiene; Normas orientadas a los brotes XV. Variaciones Un estado o país extranjero (fuera de los EE.UU.) puede solicitar una variación de unos o más de los requisitos de esta sección, cuando el estado o país extranjero establece que: La variación es necesaria a la luz de las condiciones locales del cultivo y Los procedimientos, procesos, y prácticas que deben seguirse con la variación tienen la probabilidad razonable de garantizar que las frutas y verduras frescas no se adulterarán según la sección 402 de la ley, y proporcionarán el mismo nivel de protección para la salud pública que los requisitos de esta norma propuesta. 28 Para solicitar una variación, la autoridad reguladora de la seguridad alimentaria del estado o país extranjero debe presentar una petición ante la FDA. REFRIGERACIÓN Y CONGELACIÓN DE LOS ALIMENTOS: Propiedades Termofísicas de los Alimentos 1 de 17 INDICE GENERAL RESUMEN ............................................................................................................................ 3 1. REVISION BIBLIOGRAFICA....................................................................................... 5 1.1 INTRODUCCION: ......................................................................................................... 5 1.2 JUSTIFICACION:.......................................................................................................... 5 1.3 DESARROLLO DEL TEMA: ....................................................................................... 5 1.3.3 ELEMENTOS FUNDAMENTALES DE TODO PROYECTO DE INVERSIÓN ............................... 6 1.3.4 TIPOS DE EVALUACIÓN DE PROYECTOS .......................................................................... 6 1.3.5 CICLO DE VIDA DE LOS PROYECTOS................................................................................ 6 1.3.6 CRITERIOS DE EVALUACIÓN DE PROYECTOS DE INVERSIÓN.......................................... 12 1.3.6.1 Valor Actual Neto (VAN): ..................................... ¡Error! Marcador no definido. 1.3.6.2 Tasa Interna del Retorno (TIR): ........................... ¡Error! Marcador no definido. 1.3.6.3 Relación Beneficio Costo (B/C) ............................. ¡Error! Marcador no definido. 1.3.6.4 Periodo de Recuperación de la Inversión ............. ¡Error! Marcador no definido. 2. CONCLUSIONES .......................................................................................................... 13 3. BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................13 4. ANEXOS.......................................................................................................................... 14 4.1 SISTEMA NACIONAL DE INVERSIÓN PÚBLICA (SNIP)¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. 4.1.1 CONFORMAN EL SNIP: .......................................... ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. 4.1.2 CICLO DEL PROYECTO ........................................... ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. 4.1.2.1 Preinversión ............................................................ ¡Error! Marcador no definido. 4.1.2.1 Inversión .................................................................. ¡Error! Marcador no definido. 4.1.2.1 Post inversión .......................................................... ¡Error! Marcador no definido. 4.1.3 MITOS ACERCA DEL SNIP: .................................... ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. 2 de 17 INDICE DE CUADROS Cuadro 1: Calores específicos de los alimentos 13 Cuadro 2: Conductividad térmica de los alimentos 29 Cuadro 3: Características Térmicas de manzanas 3 de 17 RESUMEN EVALUACIÓN DE PROYECTOS Las propiedades térmicas son parámetros requeridos para llevar a cabo cálculos de transferencia de calor para procesos de calentamiento y enfriamiento de alimentos, y son datos esenciales en le diseño de equipo y de la Ingeniería de los Alimentos. Desafortunadamente la información de estas propiedades no siempre está disponible fácilmente. Dicha información ha sido obtenida usando varias técnicas diferentes y los valores no siempre concuerdan entre sí (Choi y Okos, 1986). De acuerdo a varios autores (Shepper, 1986, Schneider y col, 1985 y Sweat, 1980) la importancia de la aplicación de las propiedades térmicas en los alimentos se debe a lo siguiente: En el cálculo de la transferencia de calor Para el cálculo de las velocidades de transferencia de calor en procesos de calentamiento y enfriamiento. Debido a la gran variedad de alimentos, para su utilización adecuada en el diseño de equipos y de procesos. Las propiedades térmicas son parámetros que reflejan la capacidad de predicción de las velocidades de transferencia de calor para calentamiento o congelamiento de productos alimenticios (Sweat, 1985). Hoy en día las técnicas analíticas son mucho mas sofisticadas y pueden precisar las mínimas variables en las propiedades térmicas, tales como cambio de tiempo, temperatura y sitio en donde el alimento es congelado. Esto incrementa la demanda de datos mas exactos de propiedades térmicas y mas sofisticación en el sentido de que es necesario conocer como cambian las propiedades térmicas durante el proceso (sweat, 1985). Las mejoras en nuestra habilidad para medir la composición de los alimentos más precisamente incrementa la necesidad de conocer los efectos de la composición sobre las propiedades térmicas, de hecho, idealmente se podría predecir las propiedades térmicas para un proceso dado conociendo solamente temperatura, densidad, composición o porosidad del producto. 4 de 17 El gran número de alimentos disponibles hoy en día y su incremento, crea una gran demanda del conocimiento de las propiedades térmicas ya que muchos de estos alimentos no existían pocos años atrás. 5 de 17 1. REVISION BIBLIOGRAFICA 1.1 INTRODUCCION: Los alimentos son sistemas complejos, siendo de origen biológico están sujetos a una gran variabilidad en su composición y estructura (Toledo,1991); sumado a lo anterior existen cambios en la composición que ocurren durante los procesos típicos de la industria alimentaria, tales como, congelación, evaporación, deshidratación, etc; esto hace que se dificulte el conocer su comportamiento y sus propiedades físicas. Entre las propiedades de alimentos más recurrentes, están las propiedades térmicas, íntimamente ligadas a los procesos térmicos. Las propiedades térmicas involucradas en los distintos procesos térmicos son: conductividad térmica, calor específico y difusividad térmica. Aunque en la literatura se puede encontrar cierta información experimental sobre las propiedades térmicas de algunos alimentos comunes, la inmensa cantidad de productos alimenticios, sus diferentes composiciones, y las diferentes temperaturas a que se llevan a cabo los procesos, hacen que las posibilidades de encontrar un valor adecuado sean reducidas. 1.2 JUSTIFICACION: La importancia de las propiedades termofísicas de los alimentos en los procesos térmicos es evidente ya que ellas determinan la velocidad de transferencia de calor en el interior del producto. Así, en los procesos térmicos de calentamiento y enfriamiento se ha establecido que las propiedades primarias comprenden: la conductividad térmica, el calor específico y la densidad. Otra propiedad de interés constituye: la entalpía (ASHRAE, 1977; 1990). Indudablemente, el cálculo de tiempos de calentamiento y enfriamiento requiere del conocimiento de las propiedades termofísicas del producto en el rango de temperaturas de trabajo. Aunque en este rango las propiedades térmicas son más fáciles de determinar experimentalmente, su uso es limitado ya que las propiedades del producto pueden cambiar debido a las variaciones de los parámetros, tales como composición y temperatura. Por esta 6 de 17 razón, es necesario el desarrollo de modelos teóricos para la predicción de las propiedades termofísicas. 1.3 DESARROLLO DEL TEMA: 1.3.3 Modelo de la Solución Binaria Los alimentos constituyen un sistema complejo de agua, solutos y macromoléculas. En un sentido físico-químico el alimento típico puede tratarse como una mezcla de sólidos insolubles y una solución de varios compuestos solubles en agua. Sin embargo, para propósitos de Ingeniería son considerados frecuentemente como una solución binaria, es decir, una mezcla de dos fracciones físicamente distintos: agua y sólidos totales. En esta composición los sólidos totales consisten de los sólidos solubles e insolubles (Lescano, 1973). Considerando al alimento como una solución binaria ideal se puede desarrollar un modelo teórico para la estimación de las propiedades termofísicas del alimento, en el rango de temperaturas de 0 a 100ºC., utilizando las fracciones en peso y las propiedades físicas de sus componentes (agua y sólidos). Por otro lado, el método desarrollado incorpora la variación de las propiedades del producto con la temperatura. Esto se logra, en este caso, considerando la variación de las propiedades físicas del agua con la temperatura para el rango de temperaturas de calentamiento/enfriamiento de alimentos (0 - 100°C). Las propiedades de los sólidos se consideran constantes para todo el rango de trabajo. 1.3.4 Propiedades térmicas de los alimentos Densidad La densidad de una mezcla física puede predecirse teóricamente, con sacrificio de alguna exactitud, asumiendo que el volumen de la mezcla es igual a la suma de los volumenes de sus componentes de acuerdo a la siguiente expresión: 7 de 17 Calor específico(Cp): Es la medida de la cantidad de energía que acompaña al cambio de una unidad de temperatura por unidad de masa. Sus unidades son (J/kgºC). Conductividad térmica (k): Es igual al flujo de calor de un área cuando se incrementa la temperatura en una unidad y la distancia en una unidad de longitud. Sus unidades son (W/mºC). Difusividad térmica (): Es la relación entre la conductividad térmica y el calor específico por su densidad. Sus unidades son (m2/s). Debido a la necesidad de evaluar estas propiedades, se han propuesto muchas expresiones que permiten predecir las propiedades térmicas basándose en los componentes de los alimentos; entre estas están las ecuaciones de Siebel (1912), Dickerson (1969), y Charm (1978) para determinación del calor específico; Maxwell (1904), Riedel (1949), Earle (1966), Sweat(1974), Harper (1976), Rask(1989), Lind(1991), etc. para la conductividad térmica. Choi y Okos (1987) estudiaron el efecto de la variación de la composición en las propiedades térmicas llegando a obtener correlaciones para los siguientes componentes: humedad, proteínas, lípidos, carbohidratos, fibras y cenizas. Estas correlaciones están función únicamente de la temperatura a que está expuesto el alimento. Las correlaciones encontradas para evaluar el calor específico en (J/kg°C), de los distintos componentes son los siguientes: Cp proteínas = 2008,2 + 1208,9·10 -3T – 1312,9·10-6T2 Cp lípidos= 1984,2 + 1473,3·10 -3T – 4800,8·10-6T2 Cp carbohidratos = 1548,8 + 1962,5·10 -3T – 5939,9·10-6T2 Cp fibra = 1845,9 + 1930,6·10 -3T - 4650,9·10-6T2 Cp cenizas = 1092,6 + 1889,6·10 -3T – 3681,7·10-6T2 8 de 17 Para el agua sobre la congelación: Cp agua = 4176,2 – 9,0862·10 -5T + 5473,1·10-6T2 donde T es la temperatura del alimento en ºC Siendo el Cp del alimento: Cp alimento = Cpi·Xi donde Xi = Fracción de componente del alimento Para la conductividad térmica evaluada en (W/mºC), de los distintos componentes son las siguientes: k agua = 0,57109 + 0,0017625T – 6,7376·10 -6T2 k proteínas = 0,1788 + 0,0011958T - 2,7178·10 -6T2 k lípidos = 0,1807- 0,0027604T - 1,7749·10 -7T2 k carbohidratos = 0,2014 + 0,0013874T - 4,3312·10 -6T2 k fibra = 0,18331+ 0,0012497T – 3,1683·10 -6T2 k cenizas = 0,3296 + 0,001401T – 2,9069·10 -6T2 La conductividad térmica del alimento se calcula como: kalimento = ki · Xvi Donde Xvi es la fracción en volumen de cada componente del alimento y se determina de la fracción de masa Xi, de la densidad individual (i) y de la densidad del alimento (alimento): Xvi = (Xi · alimento /i) 9 de 17 Las densidades individuales en (kg/m3) son obtenidas de las ecuaciones siguientes: agua = 997,18 + 0,0031439T – 0,0037574T 2 proteínas = 1329,9 – 0,51814T lípidos = 925,59 – 0,41757T carbohidratos = 1599,1 – 0,31046T fibra = 1311,5 – 0,36589T cenizas = 2423,8 – 0,28063T La difusividad térmica de los alimentos, se calcula a partir de la densidad, calor específico y conductividad térmica a través de la fórmula siguiente: alimento = kalimento . CP alimento · alimento El cálculo de las propiedades térmicas de los alimentos usando estas correlaciones en forma manual es bastante tedioso y requiere de bastante tiempo, por lo que se requiere del uso de nuevas herramientas que permitan la evaluación de estas propiedades en forma precisa y confiable en un corto tiempo. Si se combinan estas ecuaciones planteadas por Choi y Okos con los recursos computacionales se simplifica enormemente la evaluación de estas propiedades. Entalpia: La práctica común de tratar al alimento no congelado como una mezcla de dos componentes físicamente distintos facilita la evaluación de su entalpía sumando las entalpías de los componentes. El valor numérico de la entalpía se expresa con respecto a un punto de estado aceptado como dato de referencia, generalmente a 0ºC. La variación de la entalpía del producto para el rango de 0 - 100ºC se calculará mediante la siguiente expresión: 10 de 17 Coeficiente de transferencia de calor convectivo o de superficie: En realidad este no es una propiedad de los alimentos o de cualquier material, sin embargo, se usa para cuantificar la velocidad de convección de calor hacia o fuera de la superficie de un objeto. Este coeficiente es necesario para cuantificar la transferencia de calor en la mayoría de las aplicaciones en calentamiento o enfriamiento de un alimento. El coeficiente de transferencia de calor convectivo o de superficie definido por la ley de enfriamiento de Newton es la constante de proporcionalidad que relaciona el flux de calor dé o hacia la superficie del fluído moviéndose en la superficie. El coeficiente de transferencia de calor depende principalmente de la velocidad del fluido, de las propiedades del fluído, de la textura, de la forma de la superficie y aún de la diferencia de temperatura. 1.3.5 Cálculo de las propiedades efectivas de los sólidos del alimento Como se ha visto la implementación de los modelos teóricos de la solución binaria desarrollados necesitan del conocimiento de las propiedades de los sólidos. A diferencia de las propiedades físicas del agua, las propiedades de los sólidos son difícilmente conocidos. En la práctica, es más fácil determinar o estimar las propiedades del alimento en su conjunto que las propiedades de sus componentes sólidos en forma aislada. En ausencia de mejores datos, a continuación se presenta algunas relaciones para estimar las propiedades de los sólidos del alimento sobre una base puramente teórica con la finalidad de obtener los datos iniciales necesarios para los modelos teóricos desarrollados previamente. Se utilizan los modelos teóricos para el caso de un sistema de dos componentes considerando que se conocen las propiedades del producto (CpUZ, KUZ, ρUZ) a una temperatura específica. 1.3.3.1 Densidad efectiva de los sólidos 11 de 17 La densidad efectiva de los sólidos del alimento, el cual es considerado constante con respecto a la temperatura, puede calcularse de la siguiente manera: 1.1.5.2 Calor específico efectivo de los sólidos El calor específico efectivo de los sólidos del alimento puede calcularse utilizando el modelo aditivo lineal expresado en terminos de las fracciones en peso y los calores específicos de sus componetes (agua y sólidos). La expresión resultante es: 1.1.5.3 Conductividad térmica efectiva de los sólidos La conductividad térmica efectiva de los sólidos del alimento puede calcularse tratándo al alimento como una mezcla de dos componentes (agua y sólidos). La expresión resultante reordenada es: El valor de KS se considera constante con respecto a la temperatura. En este caso, la fracción de volumen de los sólidos (M3) en la mezcla agua-sólidos se calcula utilizando el modelo de densidad como sigue: Para el cálculo de las propiedades térmicas de los sólidos (ρS, CpS, KS), las propiedades del agua (ρW, CpW, KW) y del producto (ρUZ, CpUZ, KUZ) deben estar referidas a la misma temperatura. En la literatura difícilmente se reportan la temperatura a la que fueron determinadas las propiedades del producto. Esta omisión es un error generalizado de muchos investigadores, aunque varios de ellos lo justifican al considerar constante las propiedades físicas del producto en un rango estrecho de temperaturas. 12 de 17 1.3.6 Factores que afectan su medición: Una vez definida cada propiedad térmica diremos que a todas ellas les afecta algunos factores en la medición, tales como: contenido de humedad, temperatura y composición. Así como también los constituyentes de los mismos alimentos. Estos constituyentes afectan de forma diferente a cada propiedad térmica dependiendo del alimento que se trate, esto debido a su variabilidad y características. Los principales constituyentes considerados en los productos alimenticios son: Proteínas: Como son la albúmina, caseína, suero de leche, la proteína de la carne y el glúten. Lípidos como el aceite vegetal, manteca de cerdo, aceite de maíz y la grasa de la leche. Carbohidratos como la dextrosa , la glucosa y el almidón. Fibra y cenizas como es la celulosa y la pectina. El cálculo de las propiedades térmicas es más eficiente y práctico si son obtenidas en base a las condiciones del proceso y modelos propuestos. Debido a las diferentes temperaturas y variabilidad de formas de los productos son los dos factores que más afectan a las propiedades térmicas, y por lo tanto, no es posible conocer debido a los factores las velocidades de transferencia de
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