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Grupo de Investigaciones Mellitopalinologicas y Propiedades Fisicoquímicas de Alimentos
Universidad del Tolima Colombia
TECNOLOGÍAS EMERGENTES EN LA CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS (TECNOLOGÍAS NO TÉRMICAS)
Pedro A. Martínez GutiérrezGrupo de Investigaciones Mellitopalinológicas y Propiedades
Fisicoquímicas de Alimentos Seminario de Formación Académica
Ibagué Tolima Colombia Mayo 27 de 2010 Sala de Conferencias Departamento de Química
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↑ Contenido en Agua
Vitaminas
Minerales
Carbohidratos
Aromas y Pigmentos
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TRATAMIENTOS TERMICOS
ºT = 60 - >100 ºC.
t = pocos segundos – algunos minutos.
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES EN LA CONSEVACIÓN DE ALIMENTOS
1. Altas Presiones
2. Ultrasonidos
3. Campos Eléctricos
4. Pulsos de Luz
5. Irradiación
Grupo de Investigaciones Mellitopalinologicas y Propiedades Fisicoquímicas de Alimentos
Universidad del Tolima Colombia
TECNOLOGÍAS EMERGENTES EN LA CONSEVACIÓN DE ALIMENTOS
1. Altas Presiones
2. Ultrasonidos
3. Campos Eléctricos
4. Pulsos de Luz
5. Irradiación
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1. ALTAS PRESIONES
Se entiende por altas presiones, las presiones comprendidas entre 100 y 1000 MPa..
ALTA PRESIÓN DINAMICA
ALTA PRESIÓN ESTATICA
Incremento de presión en un tiempo muy corto (milésimas de segundo) como consecuencia de una explosión que genera una onda de choque (> 100 MPa).
Inactivación de microorganismos y el ablandamiento de ciertos tejidos, como carne, por ruptura de la estructura celular
Se basa en someter a un producto a elevados niveles de presión hidrostática (100-1000 MPa) de forma continua durante un cierto tiempo (varios minutos). A este tipo tecnología se la denomina comúnmente altas presiones hidrostáticas
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ALTAS PRESIONES HIDROSTÁTICAS
Le Chatelier
Ley de Pascal
Cualquier fenómeno (reacciones químicas, cambios moleculares, etc.), que va acompañado de disminución de volumen sufre un incremento al aumentar la presión, y viceversa
Una presión externa aplicada a un fluido confinado se transmite de forma uniforme e instantánea en todas las direcciones.
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ALTAS PRESIONES HIDROSTÁTICAS
Discontinuo Semicontinuo
Productos líquidos o sólidos ya envasados.
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Semicontinuo
Productos alimentarios que pueden ser bombeados.
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EFECTO DE LAS ALTAS PRESIONES HIDROSTÁTICAS
Disminución de la síntesis de ADN.
Aumento de la permeabilidad de las membranas celulares.
Desnaturalización de biopolímeros y proteínas.
Inactivación de enzimas.
Las celulas vegetativas en fase de crecimiento son mas sensibles que las vegetativas en fase latente. > 200 MPa
Microorganismo Características de Proceso
Gram + 500 – 600 MPa / 25ºc / 10 min.
Gram - 300 – 400 MPa / 20ºc / 10 min.
Levaduras y Hongos 200 – 300 MPa
Esporas > 1000 MPa
Virus (Bacteriófagos) 300 – 400 MPa
VIH 400 – 600 MPa / 10 min
Los virus inactivados por altas presiones conservan sus carectirsticas inmonogenticas, hecho que posibilitaria la obtencion de vacunas mediante este tratamiento.
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FACTORES A TENER EN CUENTA
Tipo de microorganismos (familia, Especie, Cepa)
Fase de crecimiento en la que se encuentre
Temperatura, presion y tiempo del tratamiento.
pH y compisicion del medio.
No se presentan alteraciones significativas en aromas ni valor nutricional del producto.
Se pueden presentar cambios de y de apariencia y modificacion en la textura.
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES EN LA CONSEVACIÓN DE ALIMENTOS
1. Altas Presiones
2. Ultrasonidos
3. Campos Eléctricos
4. Pulsos de Luz
5. Irradiación
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2. ULTRASONIDOS
Los Ultrasonidos son ondas acústicas inaudibles que cubren un rango de frecuencias que va desde aproximadamente los 16 kHz hasta los 1010 ó 1011 Hz, es decir, hasta las frecuencias asociadas a longitudes de onda comparable con las distancias intermoleculares.
ALTA INTENSIDAD
BAJA INTENSIDAD Aquellas en las que las ondas ultrasónicas son utilizadas para obtener información sobre el medio en el que se propagan sin que se produzca alteración en el mismo.ALTA INTENSIDAD
BAJA INTENSIDAD Las aplicaciones de alta intensidad, o de potencia, son aquellas en las que el objetivo es producir efectos permanentes en el medio utilizando la energía ultrasónica.
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CAVITACIÓNEl efecto conservador de los ultrasonidos está asociado a los fenómenos complejos de cavitación gaseosa, que explican la generación y evolución de microburbujas en un medio líquido.La cavitación se produce en aquellas regiones de un líquido que se encuentran sometidas a presiones de alta amplitud que alternan rápidamente.
MICROBURBUJAS Tamaño aumenta miles de veces
IMPLOSIÓN Liberación de toda la energía acumuladaIncrementos de temperatura instantáneos
EFECTO CONSERVADOR DE LOS ULTRASONIDOS
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MANOSONISACIÓN
Aplicación de ultrasonidos y tratamientos térmicos suaves (<100 ºC, habitualmente entre 50 -60 ºC)
Utilizada en procesos de secado en combinación con aire caliente debido a que introduce variaciones de presión en la interfase gas/líquido aumentando la tasa de evaporación.
Combinación con incrementos de presión (< 600 MPa).
Particularmente eficaces en la esterilización de mermeladas, huevo líquido, y en general, para prolongar la vida útil de alimentos líquidos
TERMOULTRASONISACIÓN
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Amplitud de las ondas
Identificación de los mecanismos de inactivación
Estudiar la influencia de los factores críticos de procesado
Estudiar el efecto sobre las propiedades de los alimentos
Identificar los patógenos resistentes
Estudiar cinéticas de destrucción
Determinar los factores críticos del proceso
FACTORES A TENER EN CUENTA
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1. Altas Presiones
2. Ultrasonidos
3. Campos Eléctricos
4. Pulsos de Luz
5. Irradiación
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3. CAMPOS ELÉCTRICOS
Consiste en aplicar al alimento pulsos de decenas de miles de voltios, pero en tiempos extremadamente breves (mseg o seg). El efecto de estos pulsos es provocar diferencias de potencial en las membranas celulares, y cuando se alcanza un valor crítico se forman unos poros en las membranas, cambia su permeabilidad y se produce pérdida de material celular y muerte del individuo
POTENCIAL TRANSMEMBRANADiferencia de potencial entre ambos lados de la mebrana. VALOR CRITICO
ELECTROPORACIÓN Formación de pros irreversible en la membrana celular.
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Se le denomina pasterización fría.
Su uso está limitado a productos bombeables, capaces de conducir la electricidad y exentos de microorganismos esporulados.
Los alimentos más idóneos para este tratamiento son: leche, huevo líquido, zumos de frutas y concentrados, sopas y extractos de carne.
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FACTORES A TENER EN CUENTA
Uso está limitado a productos bombeables, capaces de conducir la electricidad. (conductividad, viscocidad, pH)
Factores Microbianos (Tipo, concentración)
No produce ningún efecto sobre enzimas.
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES EN LA CONSEVACIÓN DE ALIMENTOS
1. Altas Presiones
2. Ultrasonidos
3. Campos Eléctricos
4. Pulsos de Luz
5. Irradiación
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5. PULSOS DE LUZ
Aplicación de pulsos o destellos de luz de gran intensidad de corta duración sobre la superficie del alimento que se quiere tratar.
La intensidad de los pulsos varía entre 0.01 y 50 J/cm2 (aproximadamente unas 20.000 veces superior a la radiación solar sobre la superficie terrestre). La duración de cada pulso es de 200- 300 ms y la frecuencia es de 1 a 20 s-1
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FOTOQUÍMICOSOriginan modificaciones en el ADN, en las membranas celulares y en los sistemas de reparación y enzimáticos.
FOTOTÉRMICOSProducen un incremento de la temperatura momentáneo en la superficie tratada
Para la inactivacion de microorganismos, se necesita una fuerza de campo electrico de 25 KV/cm
Se ha comprobado que actúa tanto sobre formas vegetativas como sobre esporas de resistencia, así como en procesos enzimáticos implicados en el deterioro del alimento.
Reduccion de la poblacion microbiana
Materiales de envasado
Equipos de procesado
Equipos de envsado
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Su poder de penetración es relativamente bajo por lo que se trataría de un tratamiento de superficie.
Las longitudes de onda mas cortas en el rango de UV de 200-320 nm son agentes inactivantes mas eficientes que las longitudes de onda mas largas debido a sus mayores niveles de energia.
INACTIVACIÓN DE M.O.
Modificaciones químicas y en la división del DNA.
Destrucción de membranas y proteínas.
Motilidad (E. Coli)
Efecto Domino
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES EN LA CONSEVACIÓN DE ALIMENTOS
1. Altas Presiones
2. Ultrasonidos
3. Campos Eléctricos
4. Pulsos de Luz
5. Irradiación
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6. IRRADIACIÓN
• Forma de energía que procede de alguna fuente.RADIACIÓN
• Exposición de algo a una fuente que proyecta una cierta cantidad de energía.
IRRADIACIÓN
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Proceso tecnológico que aplica la radiación ionizante a un alimento con la finalidad de mejorar la estabilidad durante prolongados periodos de almacenamiento.
6. IRRADIACIÓN
El tratamiento puede ser aplicado a los alimentos en su forma comercial, a granel o envasados, con diferentes propósitos tales como:
Prevención de la germinación y brote de papas, cebollas y ajos.
Eliminación de insectos que infestan granos, fruta seca, vegetales o nueces.
Retardar la maduración y el envejecimiento de frutas y vegetales.
Prolongación de la vida útil y prevención de las enfermedades producidas por alimentos, al reducir el número de microorganismos viables en carne, pollo y pescados.
Reducción de microorganismos en especias y hierbas
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Dosis Aplicada Energia Absorbida Objetivo
Dosis Bajas Hasta 1 kGy Inhiben la brotación.Controlan la presencia de insectos.Controla la infestación con parasitos.Restrasan la maduración.
Dosis Medias 1 kGy a 10 kGy Prolongan la vida util.Reducen la carga microbiana.Pasteurizan en frio.
Dosis Altas 10 kGy a 60 kGy Esterilizan.Eliminan virus.
10 kGy La irradiación de los alimentos hasta una dosis media global de 10 kGy no crea problemas especiales de orden nutricional o microbiológico.
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EFECTO PRIMARIO
EFECTO SECUNDARIO RADIOLISIS
EFECTO PRIMARIO ó DESESTABILIZACIÓN
La energía radiante emitida produce ionizaciones -rupturas y pérdida de la "estabilidad" de los átomos y/o moléculas- del alimento con el que interaccionan.
EFECTO SECUNDARIO
Aparecen iones y radicales libres que se combinan entre sí o con otras moléculas para formar sustancias ajenas a la composición inicial del producto.
RADIOLISIS
La radiolisis produce alteraciones del DNA y formación de radicales a partir de las moléculas de agua con elevado potencial reductor y oxidante.
La radiación provoca una alteración cromosómica celular, de tal manera que el microorganismo no se puede dividir; no obstante, las dosis que evitan la proliferación pueden provocar mutaciones en la descendencia.
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Evitan o sustituyen el uso de tratamientos químicos
Las dosis se pueden ajustar y se pueden obtener efectos equivalentes a una pasteurización.
A niveles bajos no provoca cambios organolépticos
No deja residuos
Apenas producen calor, por tanto puede utilizarse sobre alimentos congelados
Puede aplicarse sobre alimentos envasados, por tanto, evita el riesgo de contaminaciones posteriores.
VENTAJAS DE LA IRRADIACIÓN
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DESVENTAJAS DE LA IRRADIACIÓN
Provoca rechazo por su nombre.
No se puede usar en todos los productos.
No desactiva enzimas ni toxinas.
Algunas dosis provocan cambios organolépticos..
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CONCLUSIONES
Las tecnologías emergentes de procesado en la industria alimentaria representan el medio para satisfacer las tendencias establecidas a largo plazo en las demandas del consumidor para la comodidad, variedad y calidad de los productos alimentarios.
El desarrollo de nuevas tecnologías y la utilización en conjunto de estas permitirán a la industria alimentaria la posibilidad de fabricar productos de gran calidad y de alto valor añadido que cumplan con las futuras demandas del consumidor.
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“La unión hace la fuerza”
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