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 supreferencia por alimentos de fácil preparación, de calidad,seguros, y naturales, que estén poco procesados pero que ala vez tengan una mayor vida útil.

• En nuestras regiones las tecnologías de conservación dealimentos tienen como reto, obtener productos másduraderos sacrificando al mínimo sus característicasnutricionales y sensoriales iníciales.

PRINCIPALES TENDENCIAS ENEL PROCESADO DE ALIMENTOS

• Aumentar la seguridad

• Conservar la calidad• Conservar la calidad

• Incrementar la comodidad

• Aumentar la productividad,

• Reducir el costo de producción

Procesado de alimentos

MATERIAS PRIMAS

PROCESADO

TECNOLOGÍAS TRADICIONALES

PROCESADO

ENVASADO

DISTRIBUCIÓN

TECNOLOGÍAS EMERGENTES

TRATAMIENTOS TRADICIONALES

• Someten el alimento a temperaturas comprendidas entre 60y mas de 100ºC durante un tiempo que va desde unos pocossegundos hasta algunos minutos, según el objetivo buscado.

• Durante este periodo, se transfiere al producto una grancantidad de energía, que puede activar reaccionesindeseadas en el alimento que conducirán a cambios queserán deseables o no en función de la intensidad deltratamiento.

TRATAMIENTOS ALTERNATIVOS

Búsqueda de tratamientos de conservación queoptimicen los tradicionales, estos pueden ser térmicos ono térmicos.

• Deshidratación al vacío• Deshidratación al vacío• Altas presiones• Cocción a vacío• Ozonización• Microondas• Radiación• Pulsos luminosos• Campos eléctricos• Campos magnéticos

Deshidratación al vacíoDeshidratación al vacío

La materia primaEl agente osmóticoLa temperaturaEl tiempo de tratamientoLa 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

DOMecanismo Hidrodinámico

variación de presión

Ventajas del pulso de vacío DOPV

Transporte capilar

Sólido Gas Líquido

D

ESólido Gas Líquido

D

E

• 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

ysDe*1011

(m2/s)

DO DOPVDO DOPV0.65 1.8 5.90.55 5.9 6.40.45 7.7 7.20.35 5.9 9.7

Altas presionesAltas 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 altaspresiones hidrostáticas, entre 100 y 1000MPa.

• Se aplican a través de un líquido incompresible transmisorde la presión (generalmente agua) y son efectivas atemperatura ambiente.

• Llevar un litro de agua hasta una presión de 400 MPaconsume 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 variosparámetros, como: tipo de microorganismo, presión aplicada,temperatura de proceso, tiempo durante el cual se aplica y sustratosobre el que tiene lugar el tratamiento.

• Las células vegetativas en la fase de crecimiento exponencial son mássensibles que en cualquiera de las demás fases.sensibles que en cualquiera de las demás fases.

• Las bacterias Gram-positivas son más resistentes que las Gram-negativas (como en el caso de la termorresistencia), mientras que lasesporas bacterianas son muy resistentes y pueden sobrevivir apresiones superiores a los 1000 MPa.

• Las levaduras y los mohos son muy sensibles.

• La presión modifica las reacciones químicas y bioquímicas que tienenlugar en los alimentos.

• Producen la rotura de los enlaces salinos y de una parte de lasinteracciones hidrofóbicas (alineación y reducción de volumen de lasmoléculas 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 lareducción de volumen).

• Los enlaces covalentes son muy poco compresibles y por lo tanto muypoco sensibles a la presión.

• La peroxidasa es la enzima más termorresistente y también es enalgunos casos extremadamente resistente a la presión. Para conseguiruna reducción del 88% de la actividad de la enzima en judías verdes serequiere de 900 MPa durante 10 minutos a temperatura ambiente.

• Las altas presiones para los champiñones y las patatas tienen PPOpresentan una alta resistencia a los tratamientos por presión, para

• Las altas presiones para los champiñones y las patatas tienen PPOpresentan una alta resistencia a los tratamientos por presión, paraconseguir la suficiente reducción en la actividad enzimática senecesitan entre 800 y 900 MPa. Sin embargo, los albaricoques, fresasy 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 eléctricosCampos eléctricos

• El alimento se somete a la acción de un campo eléctrico de altaintensidad durante breves periodos de tiempo (microsegundos), sinque se produzca un aumento importante en su temperatura.

• La diferencia de potencial para el procesado de alimentos se sitúa enel 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 enmedios neutros y el de las Gram – en medios ácidos.

• Escaso o nulo efecto letal de los campos eléctricos pulsantes sobrelas esporas bacterianas; no se recomienda para la esterilización deproductos 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 losalimentos y el desarrollo de procesos de difusión/extracción facilitadade compuestos de interés.

• Son capaces de inactivar levaduras y bacterias, por lo que podríanresultar una alternativa para la pasteurización térmica de losalimentos, 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 consiguecon la electroporación resulta de interés para mejorar el rendimientoenergético en los procesos de deshidratación de algunos productos,tales como zanahorias, patatas, manzanas, etc

• Una corriente eléctrica pasa a través de un alimento conductor queactúa a la vez como resistencia; la energía eléctrica se transforma enenergía térmica (efecto Joule) que actúa como agente bactericida.

• Es un proceso HTST que permite la pasteurización o la esterilizacióndel alimento.

• Permite una producción• Permite una produccióncontinua sin transferenciade calor.

• Es una tecnología limpia.

• Se consigue un alto grado de seguridadmicrobiológica.

• 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 serbombeados, líquidos o particulados.

• La vida útil de los alimentos procesados por esta tecnologíadebe ser comparable con la de los procesadosconvencionalmente.convencionalmente.

• Existe un gran número de aplicaciones del calentamientoóhmico 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 resistividadeléctrica y del espesor del alimento a magnetizar.eléctrica y del espesor del alimento a magnetizar.

Cocción a vacíoCocción a vacío

• Cocción de las materias primas envasadas a vacío en elinterior de envases termorresistentes y bajo condicionescontroladas 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 deenfriamiento rápido hasta la temperatura dealmacenamiento en refrigeración.

• Presenta una clara ventaja desde el punto de vista organoléptico ynutricional frente a los tratamientos térmicos convencionales.

• Se minimiza la pérdida de nutrientes y se obtiene una excelentecalidad.

• 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 quese 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

GUARDAR0-3 ºC Máximo

CALOR > 65 ºC en > 1 hr SERVIR

Si no se comeDESCARTAR

ConsumoConsumo

OzonizaciónOzonización

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 O3 THERMO ENVIROMENTAL INSTRUMENTS

80

100

120

140

160

180

200

sln sin Ozono Sln con Ozono

UFC

VIDA UTIL DE LAS SOLUCIONES DE SACAROSA Vs TIEMPOVIDA UTIL DE LAS SOLUCIONES DE SACAROSA Vs TIEMPOVIDA UTIL DE LAS SOLUCIONES DE SACAROSA Vs TIEMPOVIDA UTIL DE LAS SOLUCIONES DE SACAROSA Vs TIEMPO

Conct sln

0

20

40

60

35 45 55

MicroondasMicroondas

• Se basa en el mismo principio que el tratamientodieléctrico o radiofrecuencia.

• La oscilación de las moléculas de agua producefricción y en consecuencia se genera calor.fricción y en consecuencia se genera calor.

• Esta tecnología utiliza frecuencias más altas entre300 MHz y 300 GHz y longitudes de onda entre 1mm y 1 m.

• La inactivación microbiana se debe exclusivamente al calor generadoen el interior del alimento, siendo las curvas de inactivaciónmicrobiana semejantes a las de los tratamientos térmicosconvencionales

• Pese al gran número de ventajas que ofrece el tratamiento conmicroondas, existen inconvenientes como la limitada aplicación aalimentos de gran volumen, el elevado coste de las instalacionesy, sobre todo, la falta de uniformidad en la distribución de latemperatura en el interior del alimento, uno de los aspectos que másrepercute en la calidad final del producto tratado.

UTILIZACIÓN DE MICROONDAS

Radiación Radiación

Pulsos luminososPulsos luminosos

• Aplicación de pulsos luminosos de gran intensidad y decorta duración sobre la superficie del alimento.

• Tecnología basada en la energía del espectroelectromagnético desde el ultravioleta hasta elelectromagnético desde el ultravioleta hasta elinfrarrojo, pasando por la luz visible, con lo que seconsiguen impulsos 20.000 veces más intensos que la luzsolar.

• Las longitudes de onda que se han mostrado más eficacesson las correspondientes a UV (200-320 nm).

• Aplicable principalmente a la esterilización o reducción dela población microbiana de la superficie de los materiales deenvasado, de los equipos de envasado y de procesado, de losalimentos, así como en muchas otras superficies.

• No penetra, actúa solo en superficie.

• Pueden ser utilizados para reducir o eliminar la necesidadde 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

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)

PROCESADO MÍNIMO

PROCESOS TÉRMICOS

Calentamiento suaveCocción a vacíoCalentamiento óhmico

PROCESOS NO TÉRMICOS

Altas presionesPulsos eléctricosIrradiación

Alimentos Mínimamente Procesados

MÍNIMO

LIMPIEZA EHIGIENE AMBIENTAL

ENVASADO

AtmósferasEnvases activos

Procesado mínimo

• Frutas y hortalizas en rodajas

Lavado + Desinfección con NaOCl + Cortado + Atmósferamodificada (CO2) + Almacenamiento en frío.

• Zumos de fruta de alta calidad• Zumos de fruta de alta calidad

(no a partir de concentrados)

Pasteurización leve (o Altas presiones) + Almacenamiento en frío

GRACIAS