Tecnologías emergentes en la industria alimentaria

Tratamientos con altas presiones

La mayor parte de las especies bacterianas no pueden crecer (e incluso mueren) cuando son sometidas a altas presiones. En general, las formas vegetativas se reducen por aplicación de presiones de 400MPa y las esporas, como son más resistentes, necesitan presiones de 1200MPa. La aplicación de las altas presiones sobre los alimentos se le conoce a veces como pascalización y ofrece múltiples ventajas en la tecnología de los alimentos:

• Actúa instantáneamente y en toda la masa del producto.
• El sabor, aspecto, textura y calidad nutritiva es muy similar a los productos frescos.
• Técnica “natural” carente de connotaciones negativas de la irradiación o de los conservantes químicos.

Este método se usa mucho en España actualmente.

Pulsos eléctricos de alta tensión

Consiste en la aplicación de campos eléctricos de alta intensidad (entre 2.000 y 40.000 voltios/cm) en forma de pulsaciones de corta duración (microsegundos). El alimento se sitúa entre dos electrodos, el de tierra y el de alto voltaje y entre ellos se genera una diferencia de potencial, lo que hace que se forme en consecuencia un campo eléctrico en el producto. El mecanismo de acción de esta tecnología es la formación de poros en la membrana celular. Los pulsos eléctricos de alto voltaje tienen dos aplicaciones principales: la extracción de componentes intracelulares de interés en la industria alimentaria (pigmentos), y la pasteurización de productos líquidos.

Los ultrasonidos

Los ultrasonidos son ondas sonoras inaudibles para el hombre por su elevada frecuencia. Al atravesar los medios líquidos, los ultrasonidos generan ciclos alternativos de compresión y expansión y como consecuencia, la aparición de burbujas de gas en la masa del líquido. En sucesivos ciclos, las burbujas crecen, alcanzan un tamaño crítico y al superarlo, implosionan. Al chocar entre sí las moléculas del líquido, como consecuencia del colapso, se producen ondas de presión que se transmiten por el medio inactivando a las bacterias y disgregando la materia en suspensión. A este fenómeno se denomina cavitación. En la actualidad se ha investigado la posibilidad de incrementar la intensidad de la cavitación mediante la aplicación de ultrasonidos bajo presión (manosonicación), y potenciar la eficacia letal del proceso mediante la aplicación simultánea de calor (manotermosonicación).

Calentamiento óhmico

El calentamiento óhmico se produce cuando una corriente eléctrica pasa a través de un alimento, provocando la elevación de la temperatura en su interior como resultado de la resistencia que ofrece al paso de la corriente. Las ventajas de este proceso se derivan del hecho de que el calentamiento tiene lugar en el interior del alimento y a diferencia de lo que ocurre en un calentamiento convencional, no existen superficies calientes de contacto. El calentamiento óhmico es rápido y tiene mayor capacidad de penetración que las microondas, lo cual hace que sea especialmente útil en el caso de alimentos particulados. Existe un gran número de aplicaciones del calentamiento óhmico que incluyen escaldado, pasteurización, esterilización, descongelación, evaporación, deshidratación, fermentación y extracción, entre otras.

Pulsos luminosos

La luz pulsada utiliza pulsos de “luz blanca” de amplio espectro, de alta intensidad y de corta duración. La luz utilizada incluye longitudes de onda desde ultravioleta (UV) a infrarrojo (IR) próximo. Los equipos utilizados presentan cámaras en las que destellan, con la frecuencia requerida, lámparas de gases (xenón o kriptón) de alta intensidad y eficacia. Se utiliza en:

• Esterilización de envases para envasado aséptico.
• Esterilización de equipos.
• Eliminación de microorganismos de alimentos líquidos.
• Reducción de la flora de la superficie de los alimentos sólidos.

La luz ultravioleta no tiene mucho poder de penetración, inactivación de enzimas responsables de pardeamiento, y producción de vitamina D en champiñones expuestos a la luz ultravioleta.

Campos magnéticos oscilantes

El alimento envasado en un material plástico, se somete a un campo magnético oscilante de intensidad entre 5 y 50 teslas y una frecuencia entre 5 y 500 kHz y temperatura de 0 a 50°C para un tiempo total de exposición que varía entre 25 y 100 ms. El efecto conservador se debe, fundamentalmente, a dos fenómenos: a la ruptura de la molécula de ADN y de ciertas proteínas, y a la rotura de enlaces covalente en moléculas con dipolos magnéticos. Las tecnologías emergentes sólo se implantan industrialmente en los productos en los que constituya una clara ventaja energética y/u organoléptica.

Temperaturas

Termófilas: de 45 a 70º Mesófilas: de 20 a 45 º Psicrófilas: de 0 a 25º En caliente: de 60 a más º En frío: de 10 y por debajo º Congelación: 0º Conservación en frío profundo: de -10 y por debajo º se multiplican las bacterias rápidamente de 30 a 40 º.se multiplican las bacterias de 15 a 55º. se multiplican lentamente las bacterias? de 7,2 a 62,8 º. cesan de multiplicarse pero no mueren a -18º ebullición es a 100º y la de esterilización (destrucción de esporas) a más de 100 y la de pasteurización de 70 para arriba.

Congelación procedimientos

1º- Congeladores de aire El aire es el sistema más común de congelación. Suelen ser congeladores bastante versátiles, sirviendo para congelar piezas enteras de distintas formas y tamaños. El aire se impulsa mediante ventiladores a una velocidad que puede oscilar entre 5-20 m/s en un circuito cerrado, a una temperatura que varía de –20 ºC /-40 ºC. Tipos: - Túneles de congelación El producto se congela de forma continua, tras introducirlo en un túnel en el que se produce una corriente de aire frío. Es barato, pero tiene como inconveniente que el alimento no envasado sufre daño por frío. En el lecho fluidizado, el aire mantiene en suspensión al producto y se produce una congelación rápida. Es más sofisticado que los túneles de congelación en general. - Congelación en espiral en cinta sinfín El producto es transportado de forma continua a lo largo del congelador, por medio de una cinta en espiral, en cuyo recorrido se congela mediante aire frío. Ocupan poco espacio. 2º- Congelación por contacto Entre placas metálicas cuyo interior se enfría continuamente con productos frigoríficos en forma de vapor. Para artículos de forma regular. 3º- Soluciones congeladoras El artículo a congelar se pone en contacto directo con una solución congeladora. Por inmersión en baños. Se utiliza salmuera para pescados y soluciones con azúcar para las frutas. 4º- Congeladores criogénicos Sistemas basados en la pulverización de fluido sublimante o criogénico (CO 2 o N 2) sobre el producto a congelar.

Radurización, Radicidación, Radapertización

En Dosis de radiación medianas, la radurización es la aplicación de dosis de radiaciones ionizantes que no alteren el producto, pero que reduzcan sensiblemente su carga microbiana, con el fin de aumentar su vida comercial (desde 1 hasta 10 kGy). La radicidación es un proceso de sanificación, es decir, de eliminación total de microorganismos patógenos. Altas dosis de radiación, por encima de 10 kGy, se destinan a la esterilización (radapertización) de carnes, condimentos, materiales de envasado, etc. La radapertización se define como la aplicación de dosis de radiación suficientes para reducir el número o la actividad de los microorganismos vivos, de forma que no puedan ser detectados por ningún método microbiológico. No está autorizada en España.

El efecto biológico depende de la energía absorbida. Por ello, la energía absorbida por unidad de masa de un alimento irradiado expresa la dosis de radiación, medida en Gy (Gray) o en kGy (kilo-Gray), correspondiendo 1 kGy (1.000 Gy) a 1 kJ/kg. (1 Gray es la cantidad de energía absorbida correspondiente a 1 J/Kg) q en la práctica, atendiendo a la dosis de radiación pueden establecerse tres grupos.

El efecto microbicida de la radiación depende de los microorganismos y del alimento. Cuanto más bajo se halle el organismo en la escala filogenética, más resistente es a la radiación; por ejemplo, para matar parásitos de importancia higiénico-bromatológica son necesarios 0,2-2 kGy, para destruir microorganismos vegetativos 5-10 kGy, para matar virus y esporos bacterianos más de 10 kGy, y para inactivar la toxina de Clostridium botulinum hacen falta 80 kGy. Los enzimas son muy resistentes a las radiaciones; la mayoría de los enzimas sólo resultan inactivados con dosis de irradiación entre 60 y 200 kGy.

Escaldado

Objetivos del escaldado: a) Inhibición de la acción enzimática b) Expulsión de gases de respiración, CO 2 y O 2. c) Facilitar operaciones siguientes (congelación, enlatado, liofilización o secado). d) Fijar color natural en ciertos productos. e) Remover sabores y olores no deseables de la materia prima. f) Destrucción de microorganismos que están en las superficies (esporas, no). g) Reblandecer. Desventajas: a. Pérdida de nutrientes (lixiviación). Cambios en la textura, fundamentalmente ablandamiento de los tejidos, así como cambios en dureza, rigidez, cohesión. c. Cambios en el sabor y color.

Esterilización modelos

Modelo de Chamberland: Se realiza la esterilización por el vapor de agua a presión. Esteriliza a 120-127ºC durante 20 a 30 m. Se utilizan autoclaves con vapor a presión. Las altas temperaturas pueden afectar el valor nutricional y organoléptico de ciertos productos.

Proceso de uperización o procedimiento UHT

La uperización y el procedimiento UHT es empleado en la industria láctea, consiste en un tratamiento de calor húmedo donde se emplean temperaturas muy altas durante unos pocos segundos (135-150 o C durante 1-2 s, pudiendo llegar a un máximo de 10 s). En la uperización se emplean temperaturas de hasta 150ºC durante 3 s con inyección de vapor. Inmediatamente se pasa a un proceso de enfriamiento a 4ºC. La ventaja es que los productos pueden durar hasta 6 meses sin refrigerador y la pérdida de nutrientes es inferior a la de una esterilización tradicional. Pero el problema es que los equipos son más complejos y el envase debe ser aséptico y los operarios deben estar más formados. Una vez abierto el envase se debe conservar en el frigorífico (0-4ºC).

Appertización: Consiste en la esterilización de alimentos contenidos en recipientes cerrados herméticamente. Para su realización, los alimentos se introducen y cierran en envases de lata estañada o en recipientes de vidrio de cierre hermético y se someten a la acción del calor; la temperatura (115-125º C) y la duración del proceso dependen de las características del producto.

Tindalización: La tindalización es una esterilización fraccionada a temperaturas no superiores a los 100º C. Se emplea para los alimentos líquidos que se alteran por el calor a más de 100º C y en conservas cárnicas, previamente esterilizado el recipiente. Este proceso, que mata las formas vegetativas, pero no las esporas y que se aplica sobre todo en la leche, está en desuso. Los alimentos en este proceso se ven afectados en sus características organolépticas dependiendo de la duración del calor sometido al alimento.

Conservación de alimentos mediante gases

El CO2 inhibe el crecimiento de microorganismos sobre los alimentos con eficiencia creciente cuanto más desciende la temperatura. El dióxido de azufre es muy reactivo e interacciona con muchos componentes celulares. Su acción tóxica es selectiva, las bacterias son más resistentes que los mohos y las levaduras, se emplea como antifúngico. El óxido de etileno es muy tóxico para los microorganismos con su acción como agente alquilante. Los mohos y levaduras son más sensibles que las bacterias y estas que las esporas. El ozono u O3 es un poderoso oxidante que tiene capacidad inhibidora del crecimiento de microorganismos en la superficie de los alimentos. Las bacterias son más sensibles que los mohos. El nitrógeno gaseoso se utiliza para crear una atmósfera modificada, pura o mezclada con dióxido de carbono, para nitrogenar y preservar la frescura de los alimentos envasados (retrasando la ranciedad y evitando daños oxidativos, como el cambio de los colores). Los alimentos envasados en atmósferas modificadas (MAP) se conservan en una atmósfera que ha sido modificada de forma que su composición es distinta de la del aire. El envasado a vacío (VP) es un sistema impermeable y elimina el aire. El envasado en atmósferas controladas (CAP) se considera que puede ser igual al MAP porque es muy difícil que, una vez que se envasa, se mantenga la atmósfera con la concentración inicial de gases. La composición de la atmósfera se controla a través de la vida de almacenamiento mediante la elección adecuada de las propiedades de permeabilidad del material usado para envasar. El almacenamiento en atmósferas modificadas (MAS) consiste en mantener los alimentos en una cámara con una atmósfera distinta de la del aire. Se entiende como almacenamiento en atmósferas controladas (CAS) la conservación de un producto hortofrutícola, generalmente, en una atmósfera empobrecida en oxígeno (O2) y enriquecida en carbónico (CO2). La composición del aire se ajusta de forma precisa a los requerimientos del producto, manteniéndose constante durante todo el proceso. En el almacenado hay más control que en el envasado.