MICROBIOLOGÍA DE ALIMENTOS

DESHIDRATACIÓN

Johanna TacuriSantiago PachecoAna Lía Cordero

Es un método de estabilización de alimentos que se basa en la reducción de la actividad del agua (aw) para retardar los procesos de deterioro en los alimentos. Los productos de la deshidratación son sólidos con un contenido de agua inferior a 10%.

DESHIDRATACIÓN

La técnica de deshidratación de alimentos es probablemente el método más antiguo para preservar el alimento que ha ideado el ser humano.

El mecanismo de deshidratación al remover agua de un producto busca disminuir la actividad de agua retardando los procesos de deterioro en los alimentos.

La deshidratación propiamente dicha es una técnica artificial basada en la exposición a una corriente de aire caliente bajo condiciones más controladas.

| *El calor se aporta al alimento por convección o conducción.

La deshidratación de un alimento consta de dos etapas: -La introducción de calor al producto.

-La extracción de humedad del producto. 

Puede darse en dos tipos de procesos:

Proceso adiabático: Es aquel en el que no hay adsorción ni desprendimiento de calor por parte del sistema de secado, involucran un gas secador que provee el calor para la vaporización y después lo transporta lejos del producto.

Proceso No adiabático:Involucran flujos de calor hacia el interior del alimento por radiación o conducción. Los vapores húmedos son removidos ya sea por vacío o mediante un gas de purga.

Existen diferentes métodos de secado y un mayor número de modificaciones de los mismos.

El método escogido depende del tipo de alimento que se va a deshidratar, el nivel de calidad que se puede alcanzar y el costo que se puede justificar.

Existen entre los métodos de secado por convección del aire, secadores de tambor o rodillo y secadores al vacío. Algunos de estos sirven para alimentos líquidos y otros para sólidos.

MÉTODOS DE DESHIDRATACIÓN

TIPO DE SECADO DE ACUERDO AL ALIMENTO

La operación consiste en eliminar el agua de un sólido, que puede estar parcialmente mojando la superficie pero que también estará contenida en el interior y posiblemente adsorbida, al menos parcialmente.

Durante el secado tiene lugar simultáneamente una transferencia de calor hacia el sólido y una transferencia de materia (agua) desde el sólido al fluido desecante.

PROCESO DE DESHIDRATACION

Los mecanismos por los que se transmite el calor son:

•Convección del gas a la superficie del sólido

• Conducción de la superficie al interior del sólido: que dependerá de las dimensiones del sólido

Los mecanismos de la transferencia de materia (agua) son:

• Convección de la superficie del sólido al gas. • Difusión del vapor de agua, del agua líquida o ambas del interior desde el interior del

sólido.

Durante la deshidratación se pueden distinguir tres fases del proceso:

Fase 1. El sólido comienza a calentarse y con ello empieza a incrementarse la velocidad de evaporación. Esto se aprecia porque la masa del sólido decrece con el tiempo. Eventualmente el calor penetra hasta al centro y la velocidad se hace máxima.

Fase 2. La velocidad de deshidratación sea hace constante y máxima. En esta zona se está evaporando el agua no ligada del producto.

Fase 3. Es la etapa final del proceso, cuando la humedad desciende por debajo de un nivel determinado denominado “humedad crítica” Xc, En esta fase es posible que se evapore una porción del agua ligada. El sólido aumenta de temperatura y la velocidad de secado desciende tendiendo a hacerse cero conforme nos acercamos a la humedad de equilibrio.

La Temperatura de deshidratación.

Si la temperatura es muy baja al comienzo, pueden desarrollarse microorganismos antes que el producto sea adecuadamente deshidratado. Si la temperatura es muy elevada y la humedad muy baja, la superficie del alimento puede endurecerse manteniendo humedad interna. La temperatura para deshidratar alimentos es de 50°C a 60°C.

PRODUCTO Temperatura recomendada

Vegetales Mayor a 52° C

Frutas Mayor a 57°C

Cascaras de Frutas Mayor a 60°C

Hierbas Mayor a 35°C

TIEMPO DE DESHIDRTACIÓNEl tiempo de deshidratado depende del producto, su grosor, humedad relativa, calor, temperatura ambiente, entre otras variables.

ALIMENTOS Tiempo de deshidratación a 50°C – 60°C

Cereza 18 a 30 horasCiruela 18 a 24 horasDurazno 24 a 36 horasFrutilla 20 horasHigo 10 a 12 horasManzana 6 a 12 horasPiña 24 a 26 horasUva 24 a 48 horas.Arvejas 17 horasBrocoli 10 horasCebolla 20 horasHongos 16 horasMaiz 12Papa 12

Relación entre Producto Fresco y Producto Final

ALIMENTO RELACIÓN

Ajo 4 / 1

Arveja 11,5 /1

Cebolla 9/1

Papa 7,6 /1

Tomate 20/1

Piña 12 / 1

Manzana pelada 10 /1

A temperaturas muy elevadas: El almidón, se gelatiniza, absorbiendo agua fuertemente,

con la consiguiente dificultad para eliminarla, puede producirse una alteración en la forma del alimento.

Disminuye la capacidad de rehidratación por la desnaturalización proteica, el aumento de sales, la destrucción de geles o alteraciones osmóticas por destrucción de membranas celulares.

Pérdidas nutricionales de las vitaminas A y C por oxidación de la vitamina B1 con aire caliente.

Pérdida de sustancias aromáticas volátiles.

Durante la deshidratación de los alimentos es importante el control de las variables del proceso tales como temperatura, tiempo, composición del alimento, acción enzimática, entre otras, ya que podrían ocasionarse ciertas alteraciones tales como:

Pardeamiento .

Se producen alteraciones desfavorables de olor, color, sabor, valor nutritivo y capacidad de rehidratación.

Cuando se da por una acción química, reacción de Maillard es necesario reducir al máximo el contenido de agua, y almacenar a bajas temperaturas para evitar este inconveniente y cuando la causa puede ser por una acción enzimática se recomienda blanquear los productos antes de deshidratar para inactivar las enzimas.

La liofilización es un proceso de secado mediante sublimación (paso de estado sólido a gas) .

Consta principalmente de dos pasos:

1. Congelar el producto a temperaturas muy bajas para evitar la formación de cristales.

2. Secar el producto por sublimación directa del hielo bajo presión reducida. 

LIOFILIZACIÓN

La sublimación debe realizarse en condiciones de presión y temperatura menores a las del punto triple (punto en el que conviven los tres estados de la materia), ya que por debajo de éste no existe la fase líquida.

En el caso del agua el punto triple se encuentra a 4,58 mm Hg y 0,008 °C.

No toda el agua que compone un alimento está disponible para que los microorganismos puedan llevar a cabo sus actividades metabólicas, solo el agua libre cumple dicho propósito.

El contenido de agua libre en un alimento se define como aw – actividad de agua.

Para eliminar la mayor parte del agua libre contenida en el sólido obtenido, se le debe entregar calor a fin de lograr la sublimación total del hielo, cuidando que la temperatura del producto se mantenga siempre por debajo de su temperatura de transición vítrea.

El resultado es un producto seco, pero con todas las características organolépticas de su estado original.

La textura porosa que otorga la Liofilización permite una rápida rehidratación, no obstante es frágil por lo que requiere de una protección que prevenga daños por inadecuada manipulación.

Asimismo, debido a la porosidad de dicha estructura el empaque del producto deberá evitar la penetración de oxígeno, a fin de impedir procesos oxidativos sobre los lípidos.

Una vez liofilizados, el tiempo de conservación sin refrigeración aumenta porque la reducción del contenido de agua inhibe la acción de los microorganismos patógenos.

PROCESO DE LIOFILIZACIÓN

La liofilización involucra cuatro etapas principales:

  1. Preparación 2.Congelación 3.Desecación primaria 4.Desecación secundaria

PREPARACIÓN: Es fundamental el acondicionamiento de la materia prima.

CONGELACIÓN: El objetivo es congelar el agua libre del producto. Para ello se trabaja a temperaturas entre -20 y -40°C.

DESECACIÓN PRIMARIA:

Se da por sublimación del solvente congelado, generalmente agua. Para este cambio de fase es necesario reducir la presión en el interior de la cámara, mediante una bomba de vacío, y aplicar calor al producto (calor de sublimación, alrededor de 550 Kcal/Kg en el caso del agua), sin subir la temperatura.

DESECACIÓN SECUNDARIA:

Se da por desorción, consiste en evaporar el agua no congelable, o agua ligada, que se encuentra en los alimentos; logrando que el porcentaje de humedad final sea menor al 2%, en esta etapa la presión disminuye al mínimo, por lo que se realiza a la máxima capacidad de vacío que pueda alcanzar el equipo.

DESHIDRATACION LIOFILIZACION

Es poco satisfactorio para carnes. Recomendado para carnes crudas y cocidas.

Rango de temperaturas 37-93°C Temperaturas debajo del punto de congelación

Presiones atmosféricas Presiones reducidas

Se evapora el agua de la superficie del alimento

Se sublima el libre y la ligada del alimento.

Movimiento de solutos , generalmente provoca endurecimiento

Movimiento mínimo de solutos.

Las tensiones en alimentos sólidos causan daño estructural y encogimiento.

Cambios estructurales o encogimientos mínimos

Rehidratación incompleta o retardada Rehidratación completa y rápida.

Olor y sabor frecuentemente diferente Olor y sabor intensificado.

Color frecuentemente más oscuro. Color normal

Valor nutritivo reducido Nutrientes retenidos en gran porcentaje.

Costos bajos Costos elevados.

DIFERENCIAS ENTRE DESHIDRATACIÓN Y LIOFILIZACIÓN

Es la absorción de agua por parte de los alimentos, ya sean enteros, en trozos o pulverizados, para poder ser cocinados y consumidos.

Existen tres procesos simultáneos:

a) la absorción de agua dentro del material deshidratado.b) la lixiviación de solutos.c) El hinchamiento del material, donde el cambio de volumen

del producto deshidratado es proporcional a la cantidad de agua absorbida, aumentado o recuperando su tamaño y volumen inicial.

REHIDRATACIÓN

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO:

•El tratamiento previo a la deshidratación.• El Método de deshidratación. •La Temperatura y velocidad de secado.• Temperatura de almacenamiento.• Líquido de rehidratación.• La temperatura de la solución de rehidratación.• Agitación durante la rehidratación.

REHIDRATACIÓN

En la mayoría de alimentos deshidratados se alcanzan temperaturas mayores a 60 y 70°C, en estos procesos se eliminan gran parte de bacterias y levaduras. La flora residual al terminar la deshidratación se compone principalmente de esporulados tales como los Bacillus y Clostridium, además se pueden encontrar enterococos y mohos como el Aspergillus, Penicillium, Alternaria y Cladosporium.

INFLUENCIA DE LOS MICROORGANISMOS EN LA

DESHIDRATACIÓN

En el caso de la leche y ovoproductos en polvo y deshidratados por atomización, las temperaturas alcanzadas no son tan altas y en consecuencia puede encontrarse una flora más variada en el que de igual forma predominarán las bacterias esporuladas y los estreptococos.

Estudios han demostrado que la Salmonella puede sobrevivir a la deshidratación por atomización por lo que en la actualidad se debe pasteurizar la leche antes desecarla.

Se destruyen más microorganismos en la fase de congelación que por la deshidratación, puesto que en la etapa de deshidratación existe unos momentos en los que se alcanzan temperaturas entre los 40 y 50°C en las superficies externas, es ahí cuando se podría producir una destrucción de bacterias termo sensibles.

*Sin embargo, la temperatura del centro del alimento sólo en las últimas fases de la deshidratación supero los 0°C por lo que en esta zona no se produce ningún efecto letal contra los microorganismos.

INFLUENCIA DE LOS MICROORGANISMOS EN LA

LIOFILIZACIÓN

Durante el almacenamiento disminuye el número de microorganismos viables, sin embargo las esporas bacterianas y fúngicas no se afectan.

Si los alimentos deshidratados o liofilizados se envasan inadecuadamente o se almacenan en condiciones de humedad, pueden reabsorber agua en cantidades suficientes para permitir el crecimiento de mohos, pero no el necesario para el desarrollo bacteriano que requiere mayores cantidades de agua.

INFLUENCIA DE LOS MICROORGANISMOS EN EL

ALMACENAMIENTO

Cuando los alimentos se re hidratan los microorganismos presentan una fase de latencia del crecimiento y muchos microorganismos presentan lesiones metabólicas.

La temperatura del solvente de rehidratación ejerce un marcado efecto en la flora y en la posterior velocidad de alteración del alimento.

Cuando se usa el almacenamiento en refrigeración la vida útil de los re hidratados se limita a 1 o 2 días, pero si se mantiene a temperatura ambiente lógicamente no será mayor unas pocas horas.

INFLUENCIA DE LOS MICROORGANISMOS EN LA

REHIDRATACIÓN

NORMATIVA

* CODIGO DE PRACTICAS DE HIGIENE PARA LAS FRUTAS Y HORTALIZAS DESHIDRATADAS INCLUIDOS LOS HONGOS COMESTIBLES (CAC/RCP 5-1971) .

Se aplica a las frutas y hortalizas que han sido deshidratadas artificialmente (incluidas las desecadas por liofilización), bien sea a partir de productos frescos o bien en combinación con la desecación al sol, y comprende los productos a los que suele aludirse con la expresión "alimentos deshidratados.

*NORMA SANITARIA QUE ESTABLECE LOS CRITERIOS MICROBIOLOGICOS DE CALIDAD SANITARIA E INOCUIDAD PARA LOS ALIMENTOS Y BEBIDAS DE CONSUMO HUMANO. MINSA RM N° 615-2003 SA/DM

MUCHAS GRACIAS