Métodos Físicos para la Conservación de Vegetales

TECNOLOGÍAS DE INOVACIÓN

Dra. Carmen Téllez Pérez

Desventajas de Tecnologías Tradicionales de Conservación

• Secado: – Encogimiento: mala rehidratación

– Pérdida de valor nutricional

– Formación de compuestos tóxicos: ej. acrilamida

• Refrigeración y Congelación: – Modificación textura

– Pérdida de turgencia, valor nutricional

• Tratamientos Térmicos: – Pérdidas de Propiedades

organolépticas

– Pérdidas de Propiedades nutricionales

¿Porqué desarrollar nuevas tecnologías?

• Alimentos de excelente calidad

• Seguros

• Precio razonable

• Menos agresivos

• Menor consumo energético

• Mayor control sobre el desarrollo de enzimas y microorganismos

Nuevas Tecnologías

• Térmicas: – Calentamiento

Óhmico

– Altas Frecuencias: • Microondas

• Radiofrecuencias

– Calentamiento por Infrarrojo

– Calentamiento bajo altas presiones

• No térmicos

– Altas presiones hidrostáticas

– Pulsos eléctricos

– Irradiación

– Pulsos Luminosos

– Ultrasonidos

Calentamiento Óhmico

Cuando una corriente pasa a través de un alimento conductor que actúa como resistencia,

Energía Eléctrica Energía Térmica

Factores:

• Conductividad eléctrica del alimento (agua y electrolitos)

• Intensidad de campo eléctrico

• Temperatura y tiempo

(50 a 25 000 Hz)

(Richardson 2000)

• Aplicación: – ExtracciónAlimentos líquidos o partículados (inf. A 2 mm)

• Zumos

• Sopas

– Escaldado

– Pasterización

– Esterilización

– Descongelación

– Evaporación

– Deshidratación

– Fermentación

Calentamiento Óhmico

(Richardson 2000)

• Ventajas:

– Rapidez: Calentamiento Instantáneo

– Homogeneidad de calentamiento

– Fácil de regular

– Eliminación de m.o

• Desventajas

– Alta inversión en equipo

– Control continuo de la conductividad del producto

Calentamiento Óhmico

(Richardson 2000)

Altas Frecuencias: Radiofrecuencias

Ondas electromagnéticas comprendidas entre 30 y 300 MHz

Energía Eléctrica Energía Térmica (Calor)

Agitación de moléculas polares (agua)

(Sun 2006)

• Aplicación en:

– Descongelación

– Secado

– Pasteurización

Altas Frecuencias: Radiofrecuencias

(Sun 2006)

• Ventajas:

– Operaciones rápidas

– Eficiencia energética

– Mayor velocidad de calentamiento

• Desventajas

– Equipo costoso

– Uniformidad de calentamiento en función de homogeneidad del alimento

– Riesgo de arcos eléctricos

Altas Frecuencias: Radiofrecuencias

(Sun 2006)

Altas Frecuencias: Microondas

Microondas generan calor por calentamiento dieléctrico,

Energía Eléctrica Energía Térmica (Calor)

Molécula dipolares (agua, azúcares y ciertas grasas) oscilan rápidamente en el campo eléctrico, liberando calor dentro del alimento

2450 y 915 MHz

Microondas

• Aplicación en:

– Descongelado de alimentos

– Escaldado

– Cocción

– Deshidratación

– Esterilización

– Pasteurización

(Chandrasekaran, Ramanathan et al. 2013)

• Ventajas:

– Calentamiento rápido

– Control de tiempo de proceso

– Tratamiento de productos empacados

• Desventajas

– Alta inversión de equipo

– Difícil determinación de valores de proceso óptimos: riesgo de sobrecalentamiento latente

Microondas

(Chandrasekaran, Ramanathan et al. 2013)

Infrarrojo

Abarca longitud de onda de 0.8 a 20 micras.

Radiación produce vibración en enlaces intra y extramoleculares de los componentes de los alimentos.

El calor absorbido depende:

• Temperatura del alimento

• Caract. Superficie del alimento

• Emisor de infrarrojo

(Krishnamurthy, Khurana et al. 2008)

Infrarrojo

• Modifica características organolépticas

• Uso eficiente en calentamiento de superficies: rostizado

• Deshidratación de alimentos con bajo contenido de agua

• Limpieza de superficies • Cocción de vegetales

(Krishnamurthy, Khurana et al. 2008)

• Ventajas:

– Rápido calentamiento superficial

– Retención y generación de compuestos aromáticos

• Desventajas

– Alto costo de equipamiento

– Exclusivo calentamiento superficial

Infrarrojo

(Krishnamurthy, Khurana et al. 2008)

Pulsos de Luz

Componentes UV de la luz provocan:

• Daños al DNA de los microorganismos,

• Daños a proteínas

• Rompe membranas celulares

Factores:

• Frecuencia y duración de pulsos

• Longitud de onda

• Distancia de producto

• Composición alimento

Tratamiento consiste en la aplicación de sucesivos pulsos de luz blanca (de 200 nm, ultravioleta, a 1000 nm, infrarrojo próximo) con una duración de 325 μs aproximadamente por pulso. “Flashazos fotográficos”

(Oms-Oliu, Martín-Belloso et al. 2010)

Pulsos de Luz

• Aplicación en: – Descontaminación de superficies:

ej. Vegetales

– Higienización: ej. Agua y otros líquidos transparentes

– Coadyuva procesos de extracción: ej. Zumos

– Esterilización de superficies

Frutas y Verduras. Botrytis cinerea y Monilia fructigena hongos responsables de alteraciones post cosechaimportantes pérdidas económicas en muchas frutas. Pulsos de luz de 30 emitidos con duraciones de 1 a 250 s permiten reducciones de 3 log para B. cinerea y 4 log para M. fructigena. Lámpara de Xenon de 100 W (Marquenie et al, 2003).

(Oms-Oliu, Martín-Belloso et al. 2010)

• Ventajas:

– Efectivo contra bacterias, hongos y esporas

– Alta calidad organoléptica

• Desventajas

– Alta inversión de equipo

– Baja penetrabilidad

– No aplicable a todo tipo de alimentos

Pulsos de Luz

(Oms-Oliu, Martín-Belloso et al. 2010) (Marquenie et al, 2003)

Pulsos Eléctricos

1924: Efecto Letal de descargas eléctricas en m.o bajo voltajes de 3000 – 4000 V

Aplicación en alimentos : propiedades como conductores eléctricos.

Descargas de frecuencias en poco microsegundos

Provoca destrucción de pared celular de m.o debido a dif. De potencial

Equipo • Fuente de alto voltaje • Banco de condensadores • Interruptor • Cámara de tratamiento • (20 - 80 kV/cm)

(Dunn 2001)

Pulsos Eléctricos

Aplicaciones:

• Pasteurización de jugos de fruta

• Mejoras en proceso de marinado y salado

• Mejora de calidad de mostos, reduciendo tiempos de maceración

• Extracción de colorantes alimentarios naturales

Factores • Frecuencia y número de pulsos

aplicados • Características del alimento • Temperatura • Tiempo Total de tratamiento

(Dunn 2001)

Pulsos Eléctricos

Extracción de Betanina de Remolacha

Colorante Natural Termosensible

75 °C

Ablandamiento del tejido celular

(López, Puértolas et al. 2009)

• Ventajas:

– Propiedades Físicas, Químicas, Organolépticas de los alimentos no son alteradas

– Alta eficiencia energética

• Desventajas

– Poca disponibilidad de equipos industriales: alto costo

– Necesita la combinación de otro proceso para inactivar esporas

Pulsos Eléctricos

(Dunn 2001)

Ultrasonidos

Ultrasonidos: ondas sonoras con una frecuencia superior a la perceptible por el oído humano: mayores de 16 kHz.

Alimentos producen:

• Cavitación: Formación, crecimiento de burbujas de gas en el líquido

• Colapso de burbuja: Genera incrementos de temperatura

• Sonolisis: Formación de radicales libres

Ultrasonidos

Aplicaciones:

• Inactivación de enzimas

• Elaboración de zumos

• Extracción de compuestos orgánicos

• Emulsificación y homegenización: Salsas de tomate

• Cocción

• Descogelado

• Secado osmóticos

• Limpieza

(Bermúdez-Aguirre, Mobbs et al. 2011)

• Ventajas:

– No es un proceso destructivo

– Favorece inactivación de m.o y enzimas

– Versátil

• Desventajas

– Requiere de un medio líquido

– Equipo costoso

– Si no se controla el proceso, se puede generar mucho calor

– Altos niveles de sonidos

Ultrasonidos

(Bermúdez-Aguirre, Mobbs et al. 2011)

Métodos Combinados

• Tecnología de Barreras

F: alta temperatura durante el proceso (valor F) t: Baja temperatura durante el almacenamiento Aw: actividad de agua pH: acidez Eh: potencial redox Cons: conservadores

FAO. (s.f).

Conclusión

Los principales objetivos del procesado de alimentos son: • Extender la vida de los alimentos a través de la inhibición de

cambios microbiológicos y/o bioquímicos • Proveer nutrientes necesarios para la salud • Desarrollar nuevos productos con nuevas características

organolépticas • Desarrollar procesos eficientes económica y energéticamente

Las tecnologías emergentes a fin de cumplir con dichos objetivos, ha desarrollado nuevos métodos que generan productos de alta

calidad, sin embargo es necesario llevar a cabo más estudios a fin de reducir sus costos de aplicación a nivel industrial.

Referencias

• Bermúdez-Aguirre, D., T. Mobbs, et al. (2011). Ultrasound Applications in Food Processing. Ultrasound Technologies for Food and Bioprocessing. H. Feng, G. Barbosa-Canovas and J. Weiss, Springer New York: 65-105.

• Chandrasekaran, S., S. Ramanathan, et al. (2013). "Microwave food processing—A review." Food Research International 52(1): 243-261.

• Dunn, J. (2001). Pulsed Electric Field Processing. Pulsed Electric Fields in Food Processing, CRC Press.

• Krishnamurthy, K., H. K. Khurana, et al. (2008). "Infrared Heating in Food Processing: An Overview." Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety 7(1): 2-13.

• López, N., E. Puértolas, et al. (2009). "Enhancement of the extraction of betanine from red beetroot by pulsed electric fields." Journal of Food Engineering 90(1): 60-66.

• Marquenie, D., A. H. Geeraerd, et al. (2003). "Combinations of pulsed white light and UV-C or mild heat treatment to inactivate conidia of Botrytis cinerea and Monilia fructigena." International Journal of Food Microbiology 85(1): 185-196.

• Oms-Oliu, G., O. Martín-Belloso, et al. (2010). "Pulsed Light Treatments for Food Preservation. A Review." Food and Bioprocess Technology 3(1): 13-23.

• Richardson, P. (2000). Improving the Thermal Processing of Foods. Florida, USA, CRC Press. • Sun, D. W. (2006). Thermal Food Processing: New Technologies And Quality Issues, Taylor &

Francis Group.