TECNOLOGÍAS EMERGENTES EN
LA CONSERVACIÓN Y
TRANSFORMACIÓN DE ALIMENTOS
GERMAN ANTONIO GIRALDO Ph.D.
Tendencias actuales
• Las tendencias actuales de los consumidores indican su
preferencia por alimentos de fácil preparación, de calidad,
seguros, y naturales, que estén poco procesados pero que a
la vez tengan una mayor vida útil.
• En nuestras regiones las tecnologías de conservación de
alimentos tienen como reto, obtener productos más
duraderos sacrificando al mínimo sus características
nutricionales y sensoriales iníciales.
PRINCIPALES TENDENCIAS EN
EL PROCESADO DE ALIMENTOS
• Aumentar la seguridad
• Conservar la calidad
• Conservar la calidad
• Incrementar la comodidad
• Aumentar la productividad,
Procesado de alimentos
MATERIAS PRIMAS PROCESADO TECNOLOGÍAS TRADICIONALES PROCESADO ENVASADO DISTRIBUCIÓN TECNOLOGÍAS EMERGENTESTRATAMIENTOS TRADICIONALES
• Someten el alimento a temperaturas comprendidas entre 60
y mas de 100ºC durante un tiempo que va desde unos pocos
segundos hasta algunos minutos, según el objetivo buscado.
• Durante este periodo, se transfiere al producto una gran
cantidad de energía, que puede activar reacciones
indeseadas en el alimento que conducirán a cambios que
serán deseables o no en función de la intensidad del
tratamiento.
TRATAMIENTOS ALTERNATIVOS
Búsqueda de tratamientos de conservación que
optimicen los tradicionales, estos pueden ser térmicos o
no térmicos.
• Deshidratación al vacío • Deshidratación al vacío • Altas presiones • Cocción a vacío • Ozonización • Microondas • Radiación • Pulsos luminosos • Campos eléctricos • Campos magnéticosDeshidratación al vacío
Deshidratación al vacío
La materia prima El agente osmótico La temperatura El tiempo de tratamiento La presión Variables del proceso Afectado por la variación de presión A B C A B C Pérdida de agua y ganancia de solutos
[SO]: ganancia de solutos. [SO]: pérdida de agua.
Introducción
DO
Mecanismo Hidrodinámico
variación de presión
Ventajas del pulso de vacío DOPV
Transporte capilar
Sólido Gas Líquido
D
E
Sólido Gas Líquido
D
E
• Más rápida la cinética de transferencia de masa.
• Mayor ganancia de soluto (sal, azúcar, etc.) en tiempos cortos.
Cambios de composición en la fracción
líquida de la fruta
y
sD
e*10
11(m
2/s)
DO
DOPV
DO
DOPV
0.65
1.8
5.9
0.55
5.9
6.4
0.45
7.7
7.2
0.35
5.9
9.7
Altas presiones
Altas presiones
-
Jugos en bolsas flexibles, compresión a 400 Mpa/ 5
min – descompresión por 10 sg; inactiva Mohos,
min – descompresión por 10 sg; inactiva Mohos,
bacterias – no esteriliza el bacillus
• Se somete el alimento previamente envasado a altas
presiones hidrostáticas, entre 100 y 1000MPa.
• Se aplican a través de un líquido incompresible transmisor
de la presión (generalmente agua) y son efectivas a
temperatura ambiente.
• Llevar un litro de agua hasta una presión de 400 MPa
consume aproximadamente la misma energía (19,2 kJ)
que calentarlo desde 20 hasta 25 ºC (20,9 kJ).
• La inactivación de células vegetativas por la presión depende de varios parámetros, como: tipo de microorganismo, presión aplicada, temperatura de proceso, tiempo durante el cual se aplica y sustrato sobre el que tiene lugar el tratamiento.
• Las células vegetativas en la fase de crecimiento exponencial son más sensibles que en cualquiera de las demás fases.
sensibles que en cualquiera de las demás fases.
• Las bacterias positivas son más resistentes que las Gram-negativas (como en el caso de la termorresistencia), mientras que las esporas bacterianas son muy resistentes y pueden sobrevivir a presiones superiores a los 1000 MPa.
• La presión modifica las reacciones químicas y bioquímicas que tienen lugar en los alimentos.
• Producen la rotura de los enlaces salinos y de una parte de las interacciones hidrofóbicas (alineación y reducción de volumen de las moléculas de agua en la proximidad de los grupos hidrofóbicos).
moléculas de agua en la proximidad de los grupos hidrofóbicos).
• Los enlaces de hidrógeno se refuerzan bajo presión (debido a la reducción de volumen).
• Los enlaces covalentes son muy poco compresibles y por lo tanto muy poco sensibles a la presión.
• La peroxidasa es la enzima más termorresistente y también es en algunos casos extremadamente resistente a la presión. Para conseguir una reducción del 88% de la actividad de la enzima en judías verdes se requiere de 900 MPa durante 10 minutos a temperatura ambiente. • Las altas presiones para los champiñones y las patatas tienen PPO
presentan una alta resistencia a los tratamientos por presión, para • Las altas presiones para los champiñones y las patatas tienen PPO presentan una alta resistencia a los tratamientos por presión, para conseguir la suficiente reducción en la actividad enzimática se necesitan entre 800 y 900 MPa. Sin embargo, los albaricoques, fresas y uvas se inactivan entre 100, 400 y 600 MPa.
• Las presiones relativamente bajas (hasta 100 MPa) activan algunas enzimas.
• Parece ser que existe una presión mínima por debajo de la cual no se produce inactivación.
• Este rango de presiones depende del tipo de enzima, pH, de la composición del medio, de la temperatura, etc.
Campos eléctricos
Campos eléctricos
• El alimento se somete a la acción de un campo eléctrico de alta intensidad durante breves periodos de tiempo (microsegundos), sin que se produzca un aumento importante en su temperatura.
• La diferencia de potencial para el procesado de alimentos se sitúa en el rango de 1-100 kV/cm.
• Las levaduras son los microorganismos más sensibles a los pulsos. • Entre las bacterias, el grupo de las Gram + es más resistente en
medios neutros y el de las Gram – en medios ácidos.
• Escaso o nulo efecto letal de los campos eléctricos pulsantes sobre las esporas bacterianas; no se recomienda para la esterilización de productos de baja acidez.
productos de baja acidez.
• Los parámetros que determinan la intensidad del tratamiento son: intensidad del campo eléctrico, tiempo de tratamiento y frecuencia,
• las principales aplicaciones son: la conservación/higienización de los alimentos y el desarrollo de procesos de difusión/extracción facilitada de compuestos de interés.
• Son capaces de inactivar levaduras y bacterias, por lo que podrían resultar una alternativa para la pasteurización térmica de los alimentos, pero no de forma general.
alimentos, pero no de forma general. • No inactiva eficazmente enzimas.
• El aumento del coeficiente de transferencia de masa que se consigue con la electroporación resulta de interés para mejorar el rendimiento energético en los procesos de deshidratación de algunos productos, tales como zanahorias, patatas, manzanas, etc
• Una corriente eléctrica pasa a través de un alimento conductor que actúa a la vez como resistencia; la energía eléctrica se transforma en energía térmica (efecto Joule) que actúa como agente bactericida.
• Es un proceso HTST que permite la pasteurización o la esterilización del alimento.
• Permite una producción • Permite una producción
continua sin transferencia de calor.
• Se
consigue
un
alto
grado
de
seguridad
microbiológica.
• Las pérdidas de nutrientes y vitaminas son pequeñas
• Se obtiene un producto de
• Se obtiene un producto de
alta calidad
• Esta tecnología se aplica a alimentos susceptibles de ser
bombeados, líquidos o particulados.
• La vida útil de los alimentos procesados por esta tecnología
debe ser comparable con la de los procesados
convencionalmente.
convencionalmente.
• Existe un gran número de aplicaciones del calentamiento
óhmico
que
incluyen
escaldado,
pasterización,
esterilización, descongelación, evaporación, deshidratación,
fermentación y extracción, entre otras.
Campos magnéticos
Campos magnéticos
• Actúa sobre la células vegetativas, no sobre enzimas o
esporas.
• Alta resistividad, mayor de 10 a 25 ohms-cm.
• El campo magnético a aplicar es función de la resistividad
eléctrica y del espesor del alimento a magnetizar.
Cocción a vacío
Cocción a vacío
• Cocción de las materias primas envasadas a vacío en el
interior de envases termorresistentes y bajo condiciones
controladas de tiempo y temperatura.
• El tratamiento térmico aplicado suele ser inferior a 100ºC
• El tratamiento térmico aplicado suele ser inferior a 100ºC
(equivalente a una pasteurización) y le sigue una fase de
enfriamiento
rápido
hasta
la
temperatura
de
• Presenta una clara ventaja desde el punto de vista organoléptico y nutricional frente a los tratamientos térmicos convencionales.
• Se minimiza la pérdida de nutrientes y se obtiene una excelente calidad.
• Aporta ciertas ventajas comerciales: • Aporta ciertas ventajas comerciales:
– se incrementa la vida comercial, – se reducen las mermas por cocción,
– permite la elaboración de una mayor variedad de menús simultáneamente (al estar envasados pueden calentarse en el mismo horno diferentes tipos de productos sin que se mezclen olores ni sabores).
– permite disminuir los costes energéticos.
– la cocción del alimento ya envasado impide la posible recontaminación microbiológica posterior.
INGREDIENTES (En cámara fría)
Preparación del plato, de la salsa y mezclar (En sala blanca y baja
temperatura)
CERRADO HERMÉTICO, A VACÍO
PASTEURIZAR a 75-95ºC (No más de 2 hr después de sacar del almacenamiento frío) ENFRÍAR RÁPIDO
< 10 ºC EN < 2 Hr GUARDAR
0-3 ºC Máximo
CALOR
> 65 ºC en > 1 hr SERVIR Si no se comeDESCARTAR
Consumo Consumo
Ozonización
Ozonización
Los ensayos se realizaron en la solución (5 mL) a
diferente concentración.
Las concentraciones de ozono aplicadas fueron (9.12
p.p.m, 11.38 p.p.m y 15.93 p.p.m).
p.p.m, 11.38 p.p.m y 15.93 p.p.m).
La cuantificación de ozono se realizó con un
analizador de ozono 49C O
3THERMO
80 100 120 140 160 180 200
sln sin Ozono Sln con Ozono
UFC
VIDA UTIL DE LAS SOLUCIONES DE SACAROSA Vs TIEMPO VIDA UTIL DE LAS SOLUCIONES DE SACAROSA Vs TIEMPOVIDA UTIL DE LAS SOLUCIONES DE SACAROSA Vs TIEMPO VIDA UTIL DE LAS SOLUCIONES DE SACAROSA Vs TIEMPO
Conct sln 0 20 40 60 35 45 55
Microondas
Microondas
• Se basa en el mismo principio que el tratamiento
dieléctrico o radiofrecuencia.
• La oscilación de las moléculas de agua produce
fricción y en consecuencia se genera calor.
fricción y en consecuencia se genera calor.
• Esta tecnología utiliza frecuencias más altas entre
300 MHz y 300 GHz y longitudes de onda entre 1
mm y 1 m.
• La inactivación microbiana se debe exclusivamente al calor generado en el interior del alimento, siendo las curvas de inactivación microbiana semejantes a las de los tratamientos térmicos convencionales
• Pese al gran número de ventajas que ofrece el tratamiento con microondas, existen inconvenientes como la limitada aplicación a alimentos de gran volumen, el elevado coste de las instalaciones y, sobre todo, la falta de uniformidad en la distribución de la temperatura en el interior del alimento, uno de los aspectos que más repercute en la calidad final del producto tratado.
Radiación
Radiación
Pulsos luminosos
Pulsos luminosos
• Aplicación de pulsos luminosos de gran intensidad y de
corta duración sobre la superficie del alimento.
• Tecnología
basada
en
la
energía
del
espectro
electromagnético
desde
el
ultravioleta
hasta
el
electromagnético
desde
el
ultravioleta
hasta
el
infrarrojo, pasando por la luz visible, con lo que se
consiguen impulsos 20.000 veces más intensos que la luz
solar.
• Las longitudes de onda que se han mostrado más eficaces
son las correspondientes a UV (200-320 nm).
• Aplicable principalmente a la esterilización o reducción de
la población microbiana de la superficie de los materiales de
envasado, de los equipos de envasado y de procesado, de los
alimentos, así como en muchas otras superficies.
• No penetra, actúa solo en superficie.
• Pueden ser utilizados para reducir o eliminar la necesidad
de utilizar desinfectantes químicos.
Los niveles o Gamas del proceso de los
vegetales
• 1ª Gama: Frescos en presentación tradicional o 0
procesado.
• 2ª Gama: Conservas o procesado térmico.
Calor (esterilización comercial) + envase hermético
• 3ª Gama: Congelados o conservados por cambios
térmicos.
Calor (esterilización comercial) + envase hermético
No necesita frío. Larga caducidad (años)
Calor (escaldado) + congelación
• 4ª Gama: Frescos (pelados y troceados) o procesados
mecánicos.
Limpios + (Pelados) +Troceados + NO calor (“frescos”) + Lavados (listos para consumir/cocinar) + Envasados
Necesitan frío (+1, + 4ºC). Caducidad muy corta (días)
• 5ª Gama: Cocinados suaves p procesados con
temperatura suave.
Calor suave (cocinado) + Envase hermético Necesitan frío (+1, + 3ºC). Caducidad corta (semanas)
PROCESADO MÍNIMO PROCESOS TÉRMICOS Calentamiento suave Cocción a vacío Calentamiento óhmico PROCESOS NO TÉRMICOS Altas presiones Pulsos eléctricos Irradiación
Alimentos Mínimamente Procesados
MÍNIMO LIMPIEZA E HIGIENE AMBIENTAL ENVASADO Atmósferas Envases activos
Procesado mínimo
• Frutas y hortalizas en rodajas
Lavado + Desinfección con NaOCl + Cortado + Atmósfera modificada (CO2) + Almacenamiento en frío.
• Zumos de fruta de alta calidad • Zumos de fruta de alta calidad
(no a partir de concentrados)
