~ TECNOLOGIA DE LOS ALIMENTOS VOLUMEN 1 COMPONENTES DE LOS ALIMENTOS Y PROCESOS Juan A. Ordóñez Pereda (editor) María Isabel Cambero Rodríguez Leónides Fernández Álvarez María Luisa García Sanz Gonzalo D. García de Fernando Minguillón Lorenzo de la Hoz Perales María Dolores Selgas Cortecero
ÍNDICE PRÓLOGO... 11 l. CONCEPTO Y OBJETIVOS DE LA TECNOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS 1.1. Desarrollo histórico... 14 1.2. Alimentos y nutrientes... 18 1.3. Concepto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos... 19 1.4. Objetivos de la Tecnología de los Alimentos... 20 2. AGUA 2.1. Introducción... 24 2.2. Constantes físicas del agua y del hielo........ 24 2.3. La molécula de agua... 24 2.4. Estructura del hielo y del agua............. 26 2.5. Propiedades disolventes del agua... 27 2.6. Interacciones del agua con sustancias apolares... 28 2.7. Efecto de los solutos en la estructura del agua... 29 2.8. Efecto de los solutos en la estructura del hielo... 29 2.9. Actividad de agua... 29 2.10. Isotermas de sorción de agua... 32 2.11. Aplicación de las isotermas de sorción en Tecnología de los Alimentos. 35 3. LÍPIDOS 3.1. Introducción... 38 3.2. Ácidos grasos de los alimentos... 39 3.2.1. Ácidos grasos saturados de cadena lineal... 39 3.2.2. Ácidos grasos insaturados de cadena lineal...... 40 3.3. Características de los glicéridos... 41 3.4. Características de los fosfolípidos... 42 3.5. Fracción insaponificable... 42 3.6. Propiedades físicas... 43 3.6.1. Polimorfismo... 43 3.6.2. Punto de fusión............ 44 3.6.3. Viscosidad... 44
6 Tecnología de los Alimentos. (/) Componentes de los alimentos y procesos 3.6.4. Calor específico... 45 3.6.5. Calor latente de fusión... 45 3.6.6. Índice de refracción... 45 3.6.7. Densidad... 45 3.6.8. Solubilidad... 46 3.6.9. Plasticidad... 46 3.7. Tratamientos de modificación de las grasas... 47 3.7.1. Hidrogenación... 47 3.7.2. Transesterificación (interesterificación)... 49 3.7.3. Fraccionamiento... 50 3.8. Enranciamiento autooxidativo... 50 3.8.1. Reacciones de oxidación de los lípidos... 50 3.8.2. Factores que intervienen en la oxidación de los lípidos de los alimentos... 52 3.9. Reversión del sabor... 54 3.10. Antioxidantes... 54 3.10.1. Antioxidantes tipo I... 55 3.10.2. Antioxidante tipo II... 56 3.10.3. Antioxidantes tipo III... 57 3.11. Enranciamiento lipolítico... 57 4. PROTEÍNAS 4.1. Introducción... 60 4.2. Propiedades funcionales de las proteínas... 60 4.3. Propiedades de hidratación... 61 4.4. Solubilidad... 62 4.5 Viscosidad... 64 4.6. Gelificación... 65 4.7. Formación de pastas proteicas... 66 4.8. Texturización... 67 4.9. Propiedades surfactantes de las proteínas... 68 4.9.1. Propiedades emulsionantes... 69 4.9.2. Propiedades espumantes... 71 4.10. Fijación de aromas... 73 4.11. Modificaciones en las propiedades funcionales de las proteínas sometidas a procesos tecnológicos... 74 5. CARBOHIDRATOS 5.1. Introducción... 78 5.2. Clasificación de los carbohidratos... 78 5.2.1. Monosacáridos... 78 5.2.2. Oligosacáridos... 79 5.2.3. Polisacáridos... 79
Índice 7 5.3. Propiedades fisicoquímicas y sensoriales de los monosacáridos... 79 5.3.1. Higroscopicidad... 79 5.3.2. Mutarrotación... 79 5.3.3. Estado vítreo... 80 5.3.4. Cristalización... 80 5.3.5. Inversión de los azúcares... 80 5.3.6. Poder edulcorante... 81 5.4. Propiedades funcionales de los polisacáridos... 82 5.4.1. Solubilidad... 82 5.4.2. Hidrólisis de los polisacáridos... 83 5.4.3. Viscosidad... 83 5.4.4. Capacidad de formar geles... 84 5.5. Transformaciones de los carbohidratos por acción del calor... 85 5.5.1. Caramelización... 85 5.5.2. Pardeamiento no enzimático... 86 5.6. Principales polisacáridos... 92 5.6.1. Almidón... 92 5.6.2. Glucógeno... 94 5.6.3. Celulosa... 94 5.6.4. Hemicelulosas... 95 5.6.5. Ciclodextrinas... 95 5.6.6. Sustancias pécticas... 95 5.6.7. Gomas... 97 5.7. Fibra...:... 98 6. VITAMINAS, MINERALES Y ENZIMAS 6.1. Vitaminas y minerales... 102 6.2. Pérdida de vitaminas y minerales en los alimentos procesados... 102 6.2.1. Vitaminas hidrosolubles... 105 6.2.2. Vitaminas liposolubles... 112 6.2.3. Minerales... 114 6.2.4. Pérdida de vitaminas durante el almacenamiento... 115 6.3. Adición de nutrientes a los alimentos... 115 6.4. Enzimas... 116 6.4.1. Enzimas endógenas en los alimentos... 116 6.4.2. Utilidad de las enzimas en Tecnología de los Alimentos... 118 6.4.3. Aplicación de enzimas exógenas en la elaboración de alimentos. 118 6.4.4. Enzimas inmovilizadas...... 121 6.4.5. Enzimas libres o inmovilizadas?... 126 7. ALIMENTOS FRESCOS 7.1. Alteración de los alimentos frescos... 130 7.2. Estrategias de la conservación de los alimentos... 131
8 Tecnología de los Alimentos. (/) Componentes de los alimentos y procesos 7.3. Estrategias de la transformación de los alimentos... 132 8. CONSERVACIÓN POR EL CALOR 8.1. Introducción... 138 8.2. Comportamiento de microorganismos y enzimas frente a la temperatura. 138 8.3. Cinética de la destrucción de los microorganismos por el calor... 139 8.4. Termorresistencia de los microorganismos... 141 8.5. Valor F... 143 8.6. Tratamientos térmicos aplicados en la práctica... 144 8.7. Tipos de tratamientos térmicos... 146 8.7.1. Esterilización... 146 8.7.2. Pasterización... 151 8.7.3. Termización... 154 9. UTILIZACIÓN DE RADIACIONES ELECTROMAGNÉTICAS EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA. IRRADIACIÓN DE ALIMENTOS 9.1. Radiaciones electromagnétic;:ts en la Industria Alimentaria... 156 9.2. Radiaciones electromagnéticas no ionizantes... 156 9.2.1. Radiación infrarroja... 156 9.2.2. Radiación microonda ' 161 9.2.3. Calentamiento dieléctrico... 173 9.2.4. Calentamiento óhmico... 174 9.2.5. Calentamiento por inducción... 177 9.3. Irradiación de alimentos... 177 9.3.1. Efecto químico y biológico de la irradiación... 178 9.3.2. Efecto en la calidad nutricional y en las características organolépticas de los alimentos... 182 9.3.3. Aplicación en la Industria Alimentaria... 184 9.3.4. Fuentes y planta de radiación... 188 10. CONSERVACIÓN POR FRÍO 10.1. Introducción... 194 10.2. Conceptos de refrigeración y congelación... 194 10.3. Refrigeración y almacenamiento en refrigeración... 195 10.3.1. Efecto de la refrigeración en la velocidad de las reacciones químicas y enzimáticas y en el crecimiento de los microorganismos... 195 10.3.2. Importancia de las características del alimento... 197 10.3.3. Factores que hay que controlar durante el almacenamiento en refrigeración................................................................... 198 10.3.4. Características de los alimentos refrigerados... 200 10.3.5. Otras aplicaciones de la refrigeración... 200
Índice 9 10.4. Congelación y almacenamiento en congelación.... 10.4.1. Teoría de la cristalización..... 10.4.2. Curvas de congelación.... 10.4.3. Modificaciones que se producen en los alimentos durante su congelación. Efecto sobre las reacciones químicas y enzimáticas.... 10.4.4. Efecto de la congelación en los microorganismos.... 10.4.5. Modificación de los alimentos durante su almacenamiento en congelación.... 10.4.6. Importancia del estado vítreo en la estabilidad de los alimentos congelados.... 10.4.7. Otras aplicaciones de la congelación.... 10.5. Producción industrial de frío.... 10.5.1. Sistemas mecánicos.... 10.5.2. Sistemas criogénicos.... 10.5.3. Necesidades de refrigeración.... 10.6. Métodos y equipos.... 10.6.1. Equipos empleados para la refrigeración.... 10.6.2. Equipos empleados para la congelación.... 10.6.3. Selección del método y del equipo de congelación.... 10.7. Descongelación.... 10.7.1. Métodos de descongelación..... 201 201 203 206 210 211 216 220 221 221 222 223 227 228 230 236 238 241 11. CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS BASADA EN LA MODIFICACIÓN DEL ph, ATMÓSFERA Y ACTIVIDAD DE AGUA. EVAPORACIÓN Y DESHIDRATACIÓN 11.1. ph... 246 11.1.1. El ph y los microorganismos alterantes... 247 11.1.2. El ph y los microorganismos patógenos... 247 11.2. Atmósferas... 248 11.3. Actividad de agua (aw)... 249 11.3.1. aw y microorganismos alterantes y patógenos... 251 11.3.2. La aw y las reacciones químicas y bioquímicas... 253 11.4. Concentración de los alimentos por evaporación... 254 11.4.1. Fundamentos de la evaporación... 254 11.4.2. Factores que modifican el punto de ebullición y la transferencia de energía.................... 255 11.4.3. Efecto en las propiedades de los alimentos... 257 11.4.4. Equipos y aplicaciones....................... 258 11.5. Deshidratación... 272 11.5.1. Fundamentos de la deshidratación... 273 11.5.2. Velocidad de secado. Fases y curvas de secado... 278 11.5.3. Efecto en las características de los alimentos... 282 11.5.4. Equipos y aplicaciones... 285 11.5.5. Liofilización... 297
1 O Tecnología de los Alimentos. (/) Componentes de los alimentos y procesos 11.5.6. Deshidratación osmótica... 304 11.5.7. Conservación de los alimentos deshidratados... 305 11.5.8. Reconstitución de los alimentos deshidratados... 305 12. OPERACIONES DE TRANSFORMACIÓN 12.1. Introducción... 310 12.2. Reducción de tamaño... 310 12.2.1. Reducción de tamaño de alimentos sólidos... 311 12.2.2. Reducción de tamaño de alimentos líquidos... 315 12.3. Aumento de tamaño.:... 318 12.4. Mezcla...,... 320 12.5. Moldeado... 323 12.6. Modificación de la textura... 323 12.6.1. Gelificación... 323 12.6.2. Texturización... 324 12.7. Extrusión... 325 12.8. Operaciones de separación... 330 12.8.1. Selección y clasificación... 330 12.8.2. Sedimentación... 331 12.8.3. Centrifugación... 332 12.8.4. Filtración... 335 12.8.5. Prensado o estrujamiento... 339 12.8.6. Separación con membranas.~... 339 12.8.7. Extracción... 349 12.8.8. Cristalización... 357 12.9. Transformaciones químicas... 358 12.9.1. Por tratamiento térmico... 358 12.9.2. Por tratamiento químico y enzimático... 361 12.9.3. Fermentaciones... 361