¿Por qué es tan importante el valor F₀ en la esterilización?

Todos los detalles para entender en qué consiste el valor F₀ y qué papel juega en la esterilización de conservas

En la elaboración de una conserva o platos preparado, uno de los conceptos que suele resultar más difícil de comprender es el relacionado con el proceso de la esterilización y el valor de F₀. Por eso hemos decidido seguir ahondando en este tema.

Si en algún momento te pierdes con alguno de los términos que mencionamos a lo largo de este post, te recomendamos que te descargues nuestro diccionario de términos relacionados con el mundo de las conservas.

La esterilización de alimentos envasados

La esterilización de alimentos envasados es una técnica de conservación que consiste en someter a altas temperaturas alimentos envasados herméticamente durante un determinado periodo de tiempo para destruir al completo sus microorganismos, patógenos o no patógenos, incluidas las esporas.

El objetivo es reducir a casi cero la probabilidad de infecciones y transmisión de enfermedades tras consumir el alimento, evitando poner en peligro la salud de tus consumidores y de tu negocio. Y es que no eliminar correctamente los microorganismos y esporas de una conserva gourmet o plato preparado puede provocar una intoxicación alimentaria y, en el peor de los casos, botulismo, una enfermedad causada por el Clostridium botulinum y que causa dificultad en la respiración, parálisis muscular y hasta puede resultar mortal.

Por tanto, seguramente te preguntarás ¿durante cuánto tiempo y a qué temperatura debo someter mi conserva para asegurar la erradicación total de microorganismos y esporas? Pues la respuesta es variable y aquí es donde entra en juego el valor F₀.

El valor F₀ en la esterilización de alimentos

Igual que para cuantificar la potencia del motor de un coche usamos los caballos, en la industria alimentaria se usa el valor F₀ para cuantificar el grado de esterilidad que tiene un alimento.

F₀ se define como el tiempo de letalidad térmica requerido para eliminar todos los microorganismos de un alimento exponiéndolos a una temperatura de 121,1ºC y se expresa en minutos. De hecho, F₀ también se puede escribir como F_121,1, ambas formas son correctas. Cuando nos referimos a F₀ a otras temperaturas, por ejemplo 110ºC, hablaremos entonces de F₁₁₀.

Este valor se calcula a partir de la relación tiempo y temperatura mediante una fórmula muy técnica que no explicaremos en este post. Lo que sí es importante aclarar es que, a nivel microbiológico, puede conseguirse un mismo F₀ de distintas maneras, jugando con la combinación de tiempo y temperatura. Por ejemplo, podemos conseguir un F₀=3 sometiendo el producto a 121,1ºC durante 3 minutos, o a 115ºC durante 12 minutos o a 124ºC durante 2 minutos. Y esto sucede gracias a la fórmula de F₀.

Valor F₀ objetivo y valor F₀ real

Hay dos tipos de valores F₀ de los que siempre hablaremos en nuestra producción de conservas.

Por un lado, el valor F₀ objetivo, que es aquel valor F₀ que los expertos han determinado como imprescindible para destruir los microorganismos patógenos más termorresistentes y que variará según el tipo de receta que hagamos y los requerimientos que nos marquemos. Si queremos mayor fecha de caducidad nos marcaremos un valor F₀ objetivo mayor y si queremos una fecha de caducidad menor nos marcaremos un valor F₀ objetivo menor.

Por otro lado, tenemos el valor F₀ real, el valor F₀ conseguido realmente en nuestro procesado térmico en autoclave, y se calcula aplicando la fórmula de F₀ a los datos de temperatura obtenidos de cada segundo de nuestro ciclo. Como te imaginarás calcularlo no es sencillo, pero es de vital importancia.

El valor F₀ real podrá ser mayor o menor que el valor F₀ objetivo. Esta información nos ayudará a saber cuán cerca o cuán lejos nos hemos quedado de llegar al F₀ objetivo al esterilizar nuestras conservas y platos preparados. Tener un control del valor F₀ real de cada lote nos ayudará a saber que estamos trabajando correctamente.

F₀ vs P₀

Llegados a este punto, creemos necesario hacer una aclaración. Como ya hemos comentado en otros artículos, F₀ y P₀ son valores térmicos de referencia. Pero no te confundas. El valor F₀ es el que corresponde a procesos de esterilización, porque toma como punto de partida temperaturas superiores a los 100ºC. Aunque en ciertos alimentos ácidos se puede esterilizar sin llegar a superar los 100ºC.

Y P₀, sin embargo, se emplea en la pasteurización porque generalmente recurre a temperaturas inferiores a los 100ºC.

¿Cómo se calcula el valor de referencia de F₀?

Como hemos dicho, el valor F₀ objetivo dependerá del tipo de receta y de la fecha de caducidad que persigamos, pero en general un valor estándar corresponde a procesar nuestros alimentos a 121,1ºC durante 3 minutos. ¿Pero de dónde sale la temperatura de 121,1ºC? ¿Y por qué 3 minutos y no 5?

Para explicar esto hay que entender cómo se calcula el valor F₀ y esto se hace partir de la teoría de la transferencia de calor y de la resistencia térmica de los microorganismos (cinética de la termodestrucción). Científicos y expertos en la materia han experimentado al respecto durante muchas décadas, sometiendo todo tipo de alimentos y envases a diferentes combinaciones de temperatura y tiempo para ver cómo evoluciona la resistencia de los diferentes microorganismos y de qué forma estos se destruyen.

El valor F₀, por tanto, sirve para evaluar la eficacia de un proceso térmico que tiene como objetivo eliminar los microorganismos de un alimento. Nos permite saber hasta qué punto hemos destruido las esporas, bacterias y hongos de nuestras conservas y/o platos preparados. Es decir, nos garantiza que estamos eliminando los microorganismos de nuestro alimento.

Recuerda que existen muchos tipos y especies de microorganismos, pero en alimentación casi siempre se toma como referencia la eliminación del Clostridium botulinum, porque es uno de los microrganismos patógenos más peligrosos para la salud humana y uno de los más termorresistentes. No es fácil eliminarlo.

Así pues, para encontrar el valor F₀ óptimo para destruir el Clostridium botulinum se realizaron distintas pruebas variando el tiempo y la temperatura. Y se establecieron unos valores de referencia para evaluar la resistencia de los microorganismos a las diferentes variaciones de temperatura y tiempo:

• Valor D, como tiempo de reducción decimal. Valor que nos indica como de sensible es un microrganismo a una misma temperatura. Este valor hace referencia al tiempo que se requiere para eliminar el 90% de los microorganismos de un alimento. 1D es una reducción del 90%, 3D del 99,9% y 6D del 99,9999%.

• Valor Z, como la constante de resistencia térmica. Este valor nos señala como fluctúa la sensibilidad de un microrganismo al modificar la temperatura. No se elimina igual de rápido un microrganismo a 120ºC durante 1 minuto que a 110ºC durante 1 minuto.

Y por consiguiente se descubrió, como ya podrás imaginar, que los valores D y Z están estrechamente relacionados con el valor F₀. De hecho, estos valores se incluyen en la fórmula para calcular el F₀. Y es que con distintas combinaciones de temperatura y tiempo se pueden conseguir resultados similares.

Por tanto, el tiempo dependerá de la temperatura y viceversa. Para conseguir los mismos resultados de esterilización, un mismo valor F₀ real, a mayor temperatura será necesario aplicar menos tiempo y a menor temperatura se precisará más tiempo.

A partir de esos estudios, se determinó que, para garantizar la salud pública en productos envasados, la reducción óptima del Clostridium botulinum debe ser de 12 unidades logarítmicas (12D). Una disminución de 12D supone que existe 1 posibilidad entre 1.000.000.000.000 de que una espora sobreviva en una unidad de producto tratado. Además, se concretó que para eliminar el Clostridium botulinum en 12 unidades logarítmicas (12D), el alimento debe ser sometido a una temperatura de 121,1ºC (250ºF) durante 3 minutos.

Dado que el Clostridium botulinum es un microrganismo muy resistente y el más peligroso, se determinó que el valor F₀ que asegura la eliminación de la mayoría de los microorganismos a un nivel aceptable corresponde a 121ºC durante 3 minutos.

Así pues, podríamos decir que ya tenemos la respuesta a la pregunta planteada al principio de este artículo. Pero no. Someter un alimento a altas temperaturas o durante mucho tiempo puede suponer cambios nutricionales y organolépticos (color, olor, textura y sabor) en una conserva o plato preparado.

Y, además, el calor no penetra igual en todos los alimentos. Dependerá de sus ingredientes, forma, del tipo de envase e, incluso, de la ubicación del producto en la autoclave. No es lo mismo una confitura de fruta que un paté de pescado, a parte de los cambios de textura o pH que hay entre los alimentos, los microorganismos presentes en la fruta son distintos que los que hay en un alimento de origen animal.

F₀ o valor de referencia en la esterilización comercial

Ya sabemos que el valor F₀ representa el valor de referencia en la esterilización comercial para reducir el número de microorganismos hasta un nivel aceptable, tomando como temperatura 121,1ºC (250°F) y un valor Z igual a 10.

Por lo tanto, según las características concretas de tu conserva o plato preparado, deberás regular y añadir variaciones en el valor F₀, ir jugando con el tiempo y las variaciones en el aumento de la temperatura, lo que se conoce como los registros adicionales Σ%F₀, hasta eliminar casi la totalidad de microorganismos, pero, sobre todo, hasta conseguir el producto deseado en términos de apariencia, olor, sabor y textura.

Porque, como ya sabrás, si sometes un alimento a altas temperaturas o cocinas tu producto durante mucho tiempo, puede que sepa a requemado, que el color y su textura cambien. Por tanto, una vez tengas claras las características que quieres en tu conserva o plato preparado, deberás hacer varias pruebas corrigiendo el valor F₀ en la autoclave hasta conseguir el producto que buscas.

No te preocupes, no debes empezar desde cero. Nuestro servicio de asesoría alimentaria te ofrecerá un punto de partida para que sepas de antemano cómo proceder con tu producto. Además, también puedes consultar este documento donde aparecen los valores F₀ recomendados para una amplia variedad de alimentos.

La temperatura de referencia para la esterilización comercial

En consecuencia, se establece que la temperatura de referencia en la esterilización comercial es de 121,1ºC (250°F) y en la esterilización de alimentos ácidos es de 93,3ºC.

¿Esterilización a menos de 100ºC?

Exacto, porque al tratarse de un alimento con pH ácido, es decir pH<4,5, los microorganismos lo tienen mucho más difícil para desarrollarse en él y son eliminados con mayor facilidad. Por tanto, aplicando temperaturas inferiores a los 100ºC, matamos la casi totalidad de microorganismos sin necesidad de refrigeración posterior como en la pasteurización.

Es importante tener en cuenta que los microorganismos nunca se eliminan totalmente, aunque sí casi. Por eso, en la esterilización comercial la probabilidad de que una conserva esté contaminada es aceptablemente remota.

¿Y en la pasteurización?

En la pasteurización se usan los valores P₀ que se calculan con otra fórmula parecida, estableciendo una temperatura de referencia de 70ºC.

Valor F₀ en la esterilización comercial

Como hemos dicho, por convenio internacional, se asignó el valor de F₀=1 a una temperatura de 121,1ºC durante 1 minuto. Y a partir de aquí, se estipulan los diferentes valores de tiempo y temperatura para conseguir los mismos resultados, teniendo en cuenta que en la esterilización comercial siempre se debe elegir un tratamiento con F₀ como mínimo mayor a 3, ya que el calor no se reparte instantáneamente de igual forma por el interior de la autoclave y que existen diferentes niveles de contaminación y microorganismos más resistentes que el Clostridium botulinum.

Así, como puedes ver en la tabla inferior, se consigue la misma F₀ durante 3 minutos a 121ºC que durante 30 minutos a 111ºC o 300 minutos a 101ºC.

Es por eso, que es de vital importancia contar con una autoclave que trabaje con regulación por valores F₀ objetivo y con registro del valor F₀ real, para que podamos elaborar nuestros alimentos envasados sabiendo lo que estamos haciendo y garantizando la seguridad alimentaria de nuestros productos en todo momento.

Las autoclaves TERRA Food-Tech^® permiten programar un ciclo con un valor F₀ objetivo y a distintas temperaturas de referencia, y cuando empiezan a trabajar van sumando el valor de esterilización asignado a cada momento según la temperatura que esté, hasta llegar al valor F₀ objetivo. Además, informan sobre el valor F₀ real conseguido.

Autoclaves TERRA Food-Tech^®: control de F₀ objetivo y registro de F₀ real

Así, volviendo al inicio de la cuestión, seguro que ahora comprendes mucho mejor porque trabajar con el valor F₀ para esterilizar (o valor P₀ para pasteurizar) tus conservas o platos preparados es imprescindible y necesario. Y también entenderás mejor que:

1. El valor F₀ objetivo que necesita tu receta dependerá del tipo de alimento, envase y fecha de caducidad que quieras conseguir.
2. Se puede cumplir con un mismo F₀ objetivo de muchas maneras distintas, y según el tipo de receta será más conveniente tiempos más cortos con temperaturas más altas o tiempos más largos con temperaturas más bajas.
3. Para poder conseguir una mayor fecha de caducidad necesariamente hay que marcarse valores F₀ objetivo más grandes.
4. Las autoridades sanitarias exigen tener controlado y registrado el valor F₀ real obtenido en cada lote de conservas para garantizar la salud de consumidores.
5. Si cuentas con una autoclave programable por F₀ objetivo y temperatura de procesado máxima, podrás realizar modificaciones en tu proceso de producción respetando las cualidades organolépticas de tu alimento a la vez que consigues la misma de fecha de caducidad.

Por tanto, para determinar el tiempo y temperatura a someter tu conserva o plato preparado, deberás realizar varias pruebas hasta dar con el valor F₀ objetivo más apropiado.

Y para realizar estas pruebas, te recomendamos contar con una autoclave con valor F₀ ajustable, que te permita ir introduciendo variables de tiempo y temperatura hasta conseguir el producto que deseas. Como las autoclaves de TERRA Food-Tech^®, que te permiten registrar estos valores para 50 recetas o programas distintos y muestran el valor F₀ real conseguido en cada lote, además de definir la temperatura de procesado máximo.

Pero si esta tarea te resulta complicada, recuerda que por la compra de cualquiera de nuestras autoclaves se incluye un primer servicio de asesoría alimentaria con uno de nuestros expertos, que te ayudará en todo lo que necesites, para que puedas elaborar tus conservas y platos preparados a tu gusto, pero sobre todo con total seguridad alimentaria.

Para más información sobre el valor F₀, sobre nuestras autoclaves o sobre nuestros servicios de asesoría alimentaria, no dudes en contactar con nosotros. Estaremos encantados de poder ayudarte.