TECNOLOGÍAS EMERGENTES EN LA CONSERVACIÓN Y TRANSFORMACIÓN DE ALIMENTOS GERMAN ANTONIO GIRALDO Ph.D. Armenia 2007
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 laveztenganunamayorvidaútil. 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 Incrementar la comodidad Aumentar la productividad, Reducir el costo de producción
Procesado de alimentos MATERIAS PRIMAS TECNOLOGÍAS TRADICIONALES PROCESADO TECNOLOGÍAS EMERGENTES ENVASADO DISTRIBUCIÓN
TRATAMIENTOS TRADICIONALES Someten el alimento a temperaturas comprendidas entre 60 ymasde 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 Altas presiones Cocción a vacío Ozonización Microondas Radiación Pulsos luminosos Campos eléctricos Campos magnéticos
Deshidratación al vacío
Pérdida de agua y ganancia de solutos [SO]: ganancia de solutos. [SO]: pérdida de agua. Introducción Variables del proceso La materia prima El agente osmótico La temperatura El tiempo de tratamiento La presión A B DO Mecanismo Hidrodinámico Afectado por la variación de presión Transporte capilar C D E Sólido Gas Líquido Ventajas del pulso de vacío DOPV Más rápida la cinética de transferencia de masa. Mayor ganancia de soluto (sal, azúcar, etc.) en tiempos cortos. Mejor conservación del color aroma y sabor.
Cambios de composición en la fracción líquida de la fruta y s D e *10 11 (m 2 /s) 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
-Jugos en bolsas flexibles, compresión a 400 Mpa/ 5 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) quecalentarlo desde20hasta25ºc(20,9kj).
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. Las bacterias Gram-positivas son más resistentes que las Gramnegativas (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. Laslevadurasylosmohossonmuysensibles.
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). Los enlaces de hidrógeno se refuerzan bajo presión (debido a la reducción de volumen). Los enlaces covalentes sonmuy poco compresibles ypor 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 reduccióndel 88%de la actividad dela enzima enjudíasverdesse 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 conseguir la suficiente reducción en la actividad enzimática se necesitan entre 800 y 900 MPa. Sin embargo, los albaricoques, fresas yuvasseinactivanentre100,400y600mpa.
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
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 elrangode1-100kv/cm.
Las levaduras son los microorganismos más sensibles a los pulsos. Entre las bacterias, el grupo de las Gram + es más resistente en mediosneutrosyeldelasgram enmediosácidos. 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. 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. 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 continua sin transferencia de calor. Es una tecnología limpia.
Se consigue un alto grado de seguridad microbiológica. Las pérdidas de nutrientes y vitaminas son pequeñas Seobtieneunproductode 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. Existe un gran número de aplicaciones del calentamiento óhmico que incluyen escaldado, pasterización, esterilización, descongelación, evaporación, deshidratación, fermentación y extracción, entre otras.
Campos magnéticos
Actúa sobre la células vegetativas, no sobre enzimas o esporas. Altaresistividad,mayorde10a25ohms-cm. El campo magnético a aplicar es función de la resistividad eléctrica y del espesor del alimento a magnetizar.
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 (equivalente a una pasteurización) y le sigue una fase de enfriamiento rápido hasta la temperatura de almacenamiento en refrigeración.
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: se incrementa la vida comercial, sereducenlasmermasporcocción, 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 GUARDAR 0-3 ºC Máximo ENFRÍAR RÁPIDO < 10 ºC EN < 2 Hr PASTEURIZAR a 75-95ºC (No más de 2 hr después de sacar del almacenamiento frío) Consumo CALOR > 65 ºC en > 1 hr SERVIR Si no se come DESCARTAR
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). La cuantificación de ozono se realizó con un analizador de ozono 49C O 3 THERMO ENVIROMENTAL INSTRUMENTS
200 UFC 180 160 140 sln sin Ozono Sln con Ozono 120 100 80 60 40 20 0 35 45 55 Conct sln VIDA UTIL DE LAS SOLUCIONES DE SACAROSA Vs TIEMPO
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. Esta tecnología utiliza frecuencias más altas entre 300 MHz y 300 GHz y longitudes de onda entre 1 mmy1m.
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.
UTILIZACIÓN DE MICROONDAS
Radiación
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 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 losequiposde envasadoyde 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 No necesita frío. Larga caducidad (años) 3ª Gama: Congelados o conservados por cambios térmicos. Calor (escaldado) + congelación Necesitan frío (-18 ºC). Caducidad media (meses)
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)
PROCESOS TÉRMICOS Calentamiento suave Cocción a vacío Calentamiento óhmico PROCESOS NO TÉRMICOS Altas presiones Pulsos eléctricos Irradiación PROCESADO MÍNIMO LIMPIEZA E HIGIENE AMBIENTAL Atmósferas Envases activos ENVASADO Alimentos Mínimamente Procesados
Procesado mínimo Frutas y hortalizas en rodajas Lavado + Desinfección con NaOCl + Cortado + Atmósfera modificada(co 2 )+Almacenamientoenfrío. Zumosdefrutadealtacalidad (no a partir de concentrados) Pasteurización leve (o Altas presiones) + Almacenamiento en frío
GRACIAS