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Curso
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FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL
TECNOLOGIA DE PROCESOS AGOINDUSTRIALES
INTEGRANTES:
ANDIA CHAVEZ Yesica
QUISPE LAGO, Erick Omar
PALOMINO ORTIZ Juan
LERZUNDI ANCCO Fredy
DOCENTE: Ing. Carlos Alberto Ligarda Samanez
ANDAHUAYLAS – MARZO 2014
TECNOLOGIAS EMERGENTES TERMICOS Y NO TERMICOS
INTRODUCCION
En la actualidad el consumidor se inclina por alimentosprocesados con alto valor
nutritivo y propiedades organolépticas similares a las de producto fresco. La
tendencia de consumidor por productos procesados que hayan experimentado el
menor número de procesos o bien posean un bajo contenido de aditivos como
acidulantes o antimicrobianos condujo a la industria alimentaria a buscar e
implementar nuevos métodos para el procesamiento de alimentos. Dentro de los
nuevos métodos de procesamiento de alimento se encuentra el uso de
tratamientos no térmicos.
Algunos de estos procesos no térmicos empleados a fin de extender la vida de
anaquel de alimento son el uso de alta presión hidrostática (HHP), pulsos de alta
intensidad de campo eléctrico (PEF), pulsos de alta intensidad de campo
magnético (OMF), pulsos de luz, irradiación y bacteriocitas (QIN et al., 1996).
Los procesos no térmicos presentan varias ventajas sobre los métodos
convencionales de procesamiento térmico. Los procesos no térmicos se llevan
acabo a temperaturas bajas « 50°C), ayudan a la inactivación de microorganismos
patógenos y deteriorativosasí como a la inactivación de enzimas, teniendo un
ligero efecto sobre el color, sabor, textura y propiedades nutricias del alimento. Por
contrario lo que sucede durante el procesamiento térmico de alimentos en dónde
hay pérdida de nutrientes, vitaminas y valiosos atributos sensoriales. La
posibilidad de generar alimentos que retengan sus cualidades nutricias y a su vez
sean seguros para el consumidor hace que los nuevos métodos de procesamiento
de alimentos tengan un futuro prometedor.
OBJETIVOS
Profundizar el tema de las tecnologías emergentes de conservación de
alimentos en tratamientos térmicos y no térmicos
II. REVISION BIBLIOGRAFICA
TECNOLOGÍAS EMERGENTES
Aunque los métodos tradicionales de conservación se basan en tratamientos
térmicos más o menos agresivos, eficaces para lograr la seguridad del producto,
estos métodos presentan ciertos inconvenientes, como la pérdida de nutrientes y
una considerable reducción de la calidad organoléptica respecto al producto
fresco. Por ello, los esfuerzos en investigación y desarrollo en el campo de la
conservación de alimentos han ido en dos direcciones: hacia la búsqueda de
tratamientos térmicos alternativos y optimización de los tradicionales, y hacia el
desarrollo de tratamientos no térmicos de conservación. Estos últimos, son menos
agresivos para los alimentos y persiguen la obtención de un producto con
características cercanas a las de un producto fresco. A continuación se resumen
algunos de los tratamientos no térmicos de conservación, que siguen en fase de
investigación continua.
ALIMENTOS MININAMENTE PROCESADOS
La posibilidad de generar alimentos que retengan sus cualidades nutricias y a su
vez sean seguros para el consumidor hace que los nuevos métodos de
procesamiento de alimentos tengan un futuro prometedor. A continuación se
presenta una descripción de los fundamentos, inactivación microbiológica y
aplicaciones de tres procesos no térmicos: alta presión hidrostática, pulsos de alta
intensidad de campo eléctrico y pulsos de alta intensidad de campo magnético.
1. TECNOLOGIAS EMERGENTES TERMICAS
ESTERILIZACIÓN UHT.
UHT es la abreviación de Ultra High Temperatura (Ultra Alta Temperatura). El
tratamiento UHT es una técnica de preservación de alimentos líquidos mediante
su exposición a un breve e intenso calentamiento, normalmente a temperaturas en
el rango de 135-140ºC. Esto mata a todos los microorganismos que podrían de
otra manera afectar a la salud humana y/o destruir los productos.
El tratamiento UHT es un proceso continuo que tiene lugar en un sistema cerrado
que previene que el producto sea contaminado por microorganismos presentes en
el aire. El producto pasa a través de pasos de calentamiento y enfriamiento en
rápida sucesión. El envasado aséptico para evitar la reinfección del producto, es
una parte inherente al proceso.
En la Figurapodemos observar las curvas de temperatura propias de la
esterilización convencional en contenedores y las de los distintos tipos de
tratamiento UHT.
CALENTAMIENTO ÓHMICO.
La corriente eléctrica aplicada directamente a productos alimentarios conductivos
permite su rápido calentamiento. El calor generado destruye los microorganismos
de manera similar del proceso térmico clásico. El proceso óhmico ha encontrado
aplicaciones en Europa y se usa en parte en estados unidos. En futuras
aplicaciones, como en el caso de los productos asépticos, probablemente se hará
uso de las ventajas de la característica única del calentamiento uniforme de
partículas y fluidos en suspensión, así como la usencia de una tradicional
superficie de trasferencia de calor. En el futuro, los componentes líquidos y sólidos
de los alimentos preparados podrían ser tratados con calor por separado y
posteriormente mezclados. Se podrán usar diferentes tecnologías de procesado
para optimizar la calidad del producto final.
Existe un gran número de aplicaciones del calentamiento óhmico que incluyen
escaldado, pasterización, esterilización, descongelación, evaporación,
deshidratación, fermentación y extracción, entre otras. Una diferencia con respecto
a los microondas es la ausencia de equipos en el ámbito doméstico. Sí existen a
escala de plantas piloto e industrial. En el año 2003 se registraron 19 plantas para
calentamiento óhmico, siendo Japón, Italia, Grecia, Gran Bretaña, EEUU y Méjico
países pioneros en el desarrollo de estas plantas. Entre las distintas plantas que
aplican este tratamiento, son especialmente destacables las que han sido
desarrolladas para la esterilización en flujo continuo de frutas, zumos de frutas,
sopas, salsas o huevo líquido.
El huevo líquido resulta muy adecuado para este tipo de proceso ya que puede ser
calentado óhmicamente en tiempos muy cortos y sin problemas de coagulación.
95% de la energía se transforma en calor, mientras que en un calentamiento con
microondas suele ser un 70% como máximo.(Ayadi, M.A., Bouvier, )
CALENTAMIENTOS POR RADIO FRECUENCIAS:
Los calentamientos se colocan en un campo eléctrico generado por ondas de
radio. Esto genera calor debido al rápido inversión de la polaridad de las
moléculas. Las RF tienen aplicaciones tanto actuales como futuras en productos
de panaderías, así como en algunos productos fabricados como carne picada.
Otras aplicaciones potenciales incluyen la reducción de la salmonella en huevos y
la destrucción de bacterias en zumos defruta frescos.
CALENTAMIENTOS POR MICROONDAS:
Aunque haya sido una tecnología bien acogida para el calentamiento y
descongelación durante los últimos 20años, el procesamiento por microondas
todavía no tiene una gran aplicación en el procesamiento comercial. La falta de
uniformidad en el calentamiento a sido un importante obstáculo técnico.
Sin embargo gracias a sus propiedades, tiene una gran potencial como tecnología
y se puede utilizar en combinación con otros métodos de procesamiento. Para el
futuro se prevén aplicaciones en muchas fases del procesamiento de alimentos
como el hervido, la cocción o la pasteurización.
Calentamiento por microondas (300 MHz – 300 GHz)
2. TECNOLOGIAS EMERGENTES NO TERMICAS
ALTA PRESIÓN HIDROSTÁTICA HHP
• Presiones desde 600-400 MPa (1-20 min)
• Se utiliza agua como medio transmisor
• Presión uniforme en todos los puntos (sin
importar forma o dimensión)
• Tecnología mundialmente reconocida.
• Implementación industrial en
crecimiento.
En el procesamiento de alimentos por HHP se aplica presión aI alimento de
manera isostática, es decir, el alimento es comprimido uniformemente en todas
direcciones regresando a su forma original aI ser eliminada la presión. Una de las
ventajas de tratamiento por HHP es su aplicación a alimentos líquidos o
sólidos(PALOU, 1998).
Ventaja
• Etiquetado limpio:
• 100% natural, sin aditivos.
• Conservación
• calidad nutricional y organoléptica
Desventajas
• Solamente
• alimentos envases (flexibles)
• Equipo costoso de gran tamaño
• Proceso discontinuo
Aplicaciones
• “Pasteurización no térmica”/inactivación de microorganismos y enzimas.
• Desarrollo de nuevos productos debido a cambio en
• estructura de proteínas/gelificación en frío de carbohidratos
• Desarrollo de productos bajos en sal (“potenciador”)
• Productos líquidos y sólidos: Embutidos,
• salsas, frutas, jugos, guacamol procesadas por métodos térmicos retienen
solo 72% (BARBOSA-CÁNOVAS et al., 1998)
PULSOS DE ALTA INTENSIDAD DE CAMPO ELÉCTRICO (PEF)
Durante el procesamiento de líquidos por PEF el alimento se expone durante
microsegundos a un pulso de alta intensidad de campo eléctrico.
La exposición de la célula microbiana a PEF induce la formación de poros en la
membrana celular.
Este fenómeno físico es conocido como electroporación, la cual puede ser
reversible o irreversible de acuerdo a la intensidad deI campo eléctrico aplicado.
La electroporación ocasiona cambios en las funciones de la membrana celular así
como rompimiento de la célula microbiana por lo que se inactiva el
microorganismo (QIN et aI., 1996).
Aplicación de campos eléctricos de alta intensidad
Algunos de los alimentos que están siendo procesados por PEF de manera
experimental son jugos de naranja, manzana, arándano, pifia, sopa de chícharo,
leche, yogurt y huevo líquido. El jugo de manzana procesado por PEF presentó
una vida de anaquel a temperatura ambiente de 28 días. Mientras que la leche
descremada y sopa de chícharo presentaron vidas de anaquel a 6°C de 14 y 10
días respectivamente (VEGA-MERCADO et aI., 1997, QIN et al., 1996).
En el jugo de naranja refrigerado se ha logrado una vida de anaquel desde el
punto de vista de calidad de8-12 semanas y de 3-6 meses desde el punto de vista
microbiológico en comparación con el jugo de naranja fresco refrigerado que
presenta una vida de anaque1de 10 a 14 días (OHR, 1998).
CAMPOS MAGNÉTICOS (OMF)
El uso de OMF ha sido propuesto como otra de las tecnologías emergentes dentro
de los procesos no térmicos en alimentos. Entre las ventajas que esta tecnología
ofrece, se encuentran: mínima degradación de atributos organolépticos y
nutricionales, menores requerimientos de energía que la empleada en procesos
térmicos, y posibilidad de tratar el alimento dentro de empaques flexibles
(POTHAKAMURY et aI., 1993).
Existen diferentes tipos de campos magnéticos.
Los campos estáticos son aquéllos cuya fuerza es constante en el tiempo, y
pueden ser producidos con magnetos permanentes o con electro magnetos de
corriente directa. Los OMF son generados mediante electromagnetos de corriente
alterna, y su intensidad varía de manera periódica dependiendo de la frecuencia y
deI tipo de onda deI magneto. Estos campos, genera dos por pulsos, son de
naturaleza electromagnética asociados con un componente de campo eléctrico ca
paz de inducir corrientes eléctricas en sistemas biológicos estacionarios (KOVACS
et aI., 1997. de flujo magnético; de manera que la fuerza deI campo magnético es
comúnmente especificada en unidades de Teslas oGauss. Los OMF de alta
intensidad se encuentran en miles de Gauss y mayores. La inactivación de
microorganismos requiere el uso de OMF de alta intensidad, 5-50 Teslas (1 Tesla=
10.000 Gauss). Dichos campos pueden ser generados mediante el uso de bobinas
superconductoras, bobinas que producen campos de corriente directa, y bobinas
energizadas por la descarga de energía almacenada en un capacitor.
ULTRASONIDO
Esta tecnología consiste en aplicar ultrasonidos en el alimento. Lo que puedes ver
cuando el alimento es tratado es que está vibrando sin que aparentemente puedas
apreciar nada más.
Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a la perceptible
por el oído humano, mayores de 16 kHz. Estas ondas a su paso por el alimento
producen diversos fenómenos que son los responsables de su acción contra los
microorganismos:
Cavitación: Formación, crecimiento e implosión de diminutas burbujas de
gas en el líquido cuando las ondas de ultrasonidos pasan a través de él.
Colapso de burbujas: Producen extremos incrementos de temperatura
(5000 ºC) y presión (500 MPa) en puntos localizados.
Sonolisis: Se forman radicales libres que son muy oxidantes.
Estos aumentos de temperatura extremos, los cambios de presión y la formación
de radicales provocan daños en las paredes de los microorganismos tras
provocarles un estrés físico importante. Tiene un efecto mayor en levaduras,
bacterias gran positivas y gran negativa que en las esporuladas.
Actualmente se está investigando su aplicación en alimentos líquidos como zumos
y leche, intentando alcanzar la letalidad de una pasterización y una esterilización
sin resultar las características organolépticas tan dañadas.
IRRADIACIÓN
La irradiación de alimentos es un método físico de conservación que consiste en
exponer al producto a las radiaciones ionizantes (Rayos X, Gamma y electrones
acelerados) durante un cierto tiempo y así provocar su ionización.
Su nivel de tratamiento se mide en Grays y la OMS (Organización Mundial de la
Salud) asegura que dosis de hasta 10 kGrays no hay ningún tipo de riesgo
toxicológico, nutricional o microbiológico y se puso este límite porque no se solía
necesitar más para tratar los alimentos.
Mecanismo de acción:
1. Directo, provocando rupturas y pérdidas de estabilidad de átomos y moléculas,
por ejemplo, el material genético es muy afectado y es una de las razones de
destrucción de los microorganismos.
2. Indirecto, es decir, los productos de ruptura de las moléculas, radicales libres,
afectan a otras moléculas y así las destruyen. Es un efecto incluso más intenso
que el anterior, y sobre todo, se debe a los productos radio líticos que se generan
del agua los cuales son muy oxidantes.
Ventajas y desventajas de las irradiaciones
Aplicaciones:
Seguridad Alimentaria: Inactivar microorganismos patógenos y parásitos.
Prolongar la vida útil destruyendo la flora alterante, retrasando la
maduración de frutas y verduras, e inhibiendo la germinación de bulbos y
Tubérculos, como se ve en la foto realizada por el centro atómico EZEIZA.
PULSOS LUMINOSOS
Haces de luz blanca de corta duración (1 ms - 0.1 ms) a razón de 1 a 20
pulsos/segundo.
Fuente: Lámparas de Xenón con una longitud de onda (λ) de 200-1.100 nm
Aplicaciones
o Esterilización de envases para envasado aséptico
o Esterilización de equipos
o Eliminación de microorganismos de alimentos líquidos.
o Reducción de flora en superficie de los alimentos sólidos (carne, pescado,
pan, platos preparados etc).
o Inactivación de enzimas responsable de encafecimiento.
PLASMA FRIO
Tecnologías basadas en plasma frío se utilizan en el sector alimentario para la
eliminación de patógenos del aire y de las superficies en contacto con los
alimentos, asegurando de esta forma la seguridad de los alimentos y su mejor
conservación.
En la actualidad hay un interés creciente por la incorporación de esta tecnología a
las líneas de procesado.
Baxx ha desarrollado y patentado un equipo de plasma frío capaz de eliminar
bacterias, virus y esporas en del ambiente. El plasma frío se basa en la dispersión
en el aire de radicales hidroxilo (OH-), formados a partir de la humedad del
ambiente. Estos inestables hidroxilos se adhieren a la pared celular de las
bacterias robándoles los átomos de hidrógeno causando su muerte. Como
resultado de este proceso, se eliminan los microorganismos patógenos y se forma
agua.
La tecnología puede emplearse en procesos de descongelación, enfriamiento,
procesado y envasado de los alimentos. Es capaz de elimina los microorganismos
garantizando la seguridad de los alimentos y una mejor conservación además de
reducir la carga microbiológica de los alimentos.
Esta tecnología de desinfección resulta de interés al no emplear sustancias tóxicas
ni requerir de elevadas radiaciones energéticas.
III. PROPUESTA DE EQUIPAMIENTO A NIVEL DE LABORATORIO
ESTERILIZACIÓN UHT.
NOMBRE:Pasteurizador y esterilizador a baja escala.
Descripción Del Equipo
Intercambiador térmico tubular
Inyección directa del vapor
Intercambiador térmico de superficie raspada.
Contiene solo componentes industriales
Completamente automática con tapa en tolva alimentadora
Diseño modular
Soporta diferentes tipos de intercambiadores
Funcionamiento en línea con otros equipos.
Ventajas
Fiable y robusta
Ahorro de costo y tiempo
Fácil de manejar
Costo Del Equipo:
CALENTAMIENTO ÓHMICO.
CALENTAMIENTOS POR MICROONDAS:
Tipo de instalación: mueble alto ancho 60cm, columna ancho 60cm
Potencia máxima: 800 W.
Capacidad: 17 litros
Programador de tiempo de 60 minutos
5 niveles de potencia de microondas
Interior: esmaltado
Plato giratorio de 24,5 cm de diámetro
Marco de empotramiento incluido
Sistema de fácil instalación
1. TECNOLOGIAS EMERGENTES NO TERMICAS
ALTA PRESIÓN HIDROSTÁTICA HHP
Equipo y procesamiento
Un sistema de HHP consta de una cámara de tratamiento con chaqueta, un
sistema generador de alta presión, medio transmisor de presión, controlador de
temperatura y el equipo para el manejo de alimento.
A fin de iniciar el tratamiento de HHP el alimento se introduce a la cámara de
tratamiento. Una vez cerrada la cámara de tratamiento, esta se llena con un medio
transmisor de la- presión. El medio transmisor de presión es el que comprime aI
alimento de manera isostática; por lo general se emplea agua potable o bien agua
potable emulsificador con agentes anti-corrosivos que ayudan a prevenir el
deterioro de la cámara de tratamiento. A continuación se remueve el aire a fin de
presurizar la cámara.. El procesamiento de alimentos por HHP consta de carga,
presurización, tiempo de retención, des-presurización y descarga.
Los tiempos de retención a la presión de procesamiento varían en un rango de 5 a
20 min., de acuerdo aI alimento y temperatura de procesamiento. Las presiones
empleadas durante el procesamiento deI alimento son mayores a 400 MPa
(BARBOSA-CÁNOVASet al., 1998).
Equipo para someter altas presiones
PULSOS DE ALTA INTENSIDAD DE CAMPO ELÉCTRICO (PEF)
Equipo
Un sistema para procesamiento de alimentos por PEF consta de diversos equipos
siendo los principales la fuente de alto voltaje, un condensador para
almacenamiento de energía, la cámara de tratamiento y controlador e interruptor
de alto voltaje. La energía eléctrica es almacenada en el condensador el cual la
descarga en forma de pulso eléctrico con alta intensidad la cámara de tratamiento.
La descarga deI condensadores controlada por una computadora y se lleva a cabo
por medio de interruptores de alto voltaje capaces de operar a alta frecuencia (ej.,
0.1-5000 Hz).
De esta manera el alimento en la cámara de tratamiento recibe en forma
instantánea un pulso eléctrico de alta intensidad con duración de 0.14-5 f.lS. La
intensidad del campo eléctrico aplicado aI alimento es función de las propiedades
dieléctricas del alimento, de la energía aportada por la fuente de alto voltaje y de la
distancia entre electrodos.
CAMPO MAGNETICO
Equipo
El Magneform Serie 7000TM (Maxwell Laboratory, San Diego, Calif.) es un
instrumento que utiliza la energía almacenada en capacitores para generar el
campo"magnético. El capacitor es cargado a partir de una fuente.Una vez que se
cierra el interruptor y se completa el circuito que incluye el capacitor y la bobina, se
genera una corriente oscilante entre las placas deI capacitor, la cual genera un
campo magnético oscilante. La frecuencia deIOMFes determinada por la
capacitancia deI capacitor y la resistencia e inductancia de la bobina. Conforme la
corriente cambia de dirección, el campo magnético cambia su polaridad. La
corriente oscilante, y en consecuencia el campo magnético, se deterioran
rápidamente, disminuyendo su intensidad a un pequefio porcentaje de la
intensidad original después de aproximadamente diez oscilaciones
(POTHAKAMURY et aI., 1993).
5. CONCLUSIONESSe Profundizo el tema de las tecnologías emergentes térmicos y no
térmicos para la conservación de alimentos llegando a desarrollar
diferentes formas de conservar los alimentos como, esterilización UHT,
calentamiento omnico, calentamiento por microondas, altas presiones
hidrostáticas, pulsos luminosos, campo magnético , plasma frio, entre otros,
6. RECOMENDACIONES
Hoy en día el consumidor se inclina consumir alimentos procesados con alto valor
nutritivo y propiedades organolépticas similares a las de producto fresco. También
se inclinan a consumir productos procesados que hayan experimentado el menor
número de procesos o bien posean un bajo contenido de aditivos como
acidulantes o antimicrobianos. La industria alimentaria busca implementar
nuevos métodos para el procesamiento de alimentos por ello es recomendable
que se dé la aplicación de ello en la industria alimentaria a pesar del alto costo que
demanda los equipos.
Sin embargo a la larga este tipo de productos que se obtiene sería beneficioso
para la salud.
BIBLIOGRAFÍA
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