“IV Jornada de tecnología e innovación alimentaria CTIC‐CITA”

27 de Abril Calahorra

5. BIOTECNOLOGÍA ALIMENTARIA

6. NANOTECNOLOGÍA

2. ALTERNATIVAS AL CALENTAMIENTO CONVENCIONAL

4.TRATAMIENTOS NO TÉRMICOS

1. INTRODUCCIÓN

7. ENVASADO

3. ALTERNATIVAS A LA CONGELACIÓN TRADICIONAL

Las tecnologías de conservación de alimentos tienen como finalidad, lograr productos seguros para el consumidor, y alargar la vida comercial de los alimentos.

Control de diversas reacciones microbiológicos, enzimáticos, químicos o físicos tienen lugar en los alimentos

Presencia de toxinas y/o microorganismosReacciones de oxidación y rancidezCambios de color y sabor

Fuente: Juan A. Ordoñez Universidad Complutense de Madrid

5. BIOTECNOLOGÍA ALIMENTARIA

6. NANOTECNOLOGÍA

2. ALTERNATIVAS AL CALENTAMIENTO CONVENCIONAL

4.TRATAMIENTOS NO TÉRMICOS

1. INTRODUCCIÓN

7. ENVASADO

3. ALTERNATIVAS A LA CONGELACIÓN TRADICIONAL

Tiempo (min)

El calentamiento se produce cuando una corriente eléctrica pasa a través de un alimento, provocando la elevación de la temperatura de su interior como resultado de la resistencia que ofrece el paso de la corriente eléctrica.

Simaco Italy

Radio Frequency Conventional

Thermal mechanism Dielectric Behavior Conduction, Convection

Thermal input Whole Volume Surface

Thermal Gradient Homogeneous Heterogeneous

Thermal intensity Hihgly Controllable Less Controllable

Thermal Losses Minor High

Thermal efficiency High Low

Las microondas se generan en el magnetrón, dispositivo que transforma la energía eléctrica en un campo electromagnético.

www.micvac.com

Decontamination technologies for meat products (Aymerich et al., 2007)

Consiste en un tratamiento termo-mecánico de tipo HTST (High Temperature for Short Time, alta temperatura-corto tiempo), combinado con una descompresión instantánea (200ms) a vacío.

Se realiza sobre materias primas envasadas al vacío en envases termorresistentes y bajo condiciones controladas de tiempo y temperatura, normalmente inferior a 100º C y una fase de enfriamiento rápido hasta temperaturas de refrigeración.

5. BIOTECNOLOGÍA ALIMENTARIA

6. NANOTECNOLOGÍA

2. ALTERNATIVAS AL CALENTAMIENTO CONVENCIONAL

4.TRATAMIENTOS NO TÉRMICOS

1. INTRODUCCIÓN

7. ENVASADO

3. ALTERNATIVAS A LA CONGELACIÓN TRADICIONAL

Adapted from Bellitz, H.D. and Grosch, W., Food Chemistry, 2nd ed. Springer-Verlag, Germany, 1999)

Esta tecnología se fundamenta en el uso de ondas electromagnéticas combinadas con frío mecánico, utilizado como sistema de congelado. El fundamento está basado en la generación de una vibración de baja frecuencia en las moléculas de agua que componen el alimento

El propósito principal consiste en obtener alimentos congelados de excelente calidad, a través de la aplicación de Nitrógeno Líquido, el cual proporciona congelación instantánea, paralizando los fenómenos enzimáticos, y el deterioro microbiano.

Cryoinfra®

5. BIOTECNOLOGÍA ALIMENTARIA

6. NANOTECNOLOGÍA

2. ALTERNATIVAS AL CALENTAMIENTO CONVENCIONAL

4.TRATAMIENTOS NO TÉRMICOS

1. INTRODUCCIÓN

7. ENVASADO

3. ALTERNATIVAS A LA CONGELACIÓN TRADICIONAL

4.1 Radiaci4.1 Radiacióón ionizante n ionizante

4.2 Ultrasonidos de alta potencia4.2 Ultrasonidos de alta potencia

4.3 Luz ultravioleta 4.3 Luz ultravioleta

4.4 Pulsos luminosos 4.4 Pulsos luminosos

4.5 Campos el4.5 Campos elééctricos pulsantes ctricos pulsantes

4.6 Campos magn4.6 Campos magnééticos oscilantes ticos oscilantes

4.7 Altas presiones hidrost4.7 Altas presiones hidrostááticasticas

4.8 Otras: Plasma fr4.8 Otras: Plasma fríío o

Fuentes de radiaciFuentes de radiacióón:n:

- Radiación gamma procedente de los radionúclidos Cobalto 60 y Cesio 137

- Rayos X- Electrones

acelerados

ALIMENTOS ACTÚA VENTAJAS LIMITACIONES

Todos A través de una emanación de fotones que desplaza electrones de las moléculas sobre las que incide.

Produce alteraciones del DNA y formación de radicales a partir de las moléculas de agua  con elevado poder reductor y oxidante.

Aumento de la temperatura inapreciable

No hay pérdida de nutrientes

Destrucción microbiana y inactivación enzimática

Aplicaciones fitosanitarias

Alta penetración de envases

En alimentos ricos en ácidos grasos poliinsaturados puede producir peróxidos

Mala imagen

Coste

Decontamination technologies for meat products (Aymerich et al., 2007)

PresiPresióón n negativa: negativa: esfuerzo esfuerzo tensionaltensional

PresiPresióón n positiva: positiva: compresicompresióónn

Los ultrasonidos pueden definirse como ondas acústicas inaudibles de una frecuencia superior a 20 KHz.

Termoultrasonicación: Ultrasonidos+ T

Manosonicación: Ultrasonidos+ presión

Manotermosonicación: Ultrasonidos + T + P

ALIMENTOS ACTÚA VENTAJAS LIMITACIONES

Todos(aunque mayor uso en producto líquidos)

A través de fenómenos complejos de cavitación  gaseosa.

Liberación de toda la energía acumulada, ocasionando  incrementos de temperatura y choques mecánicos que afecta a la estructura de la células que le rodea.

Evaluación no invasiva de la calidad de los alimentos

Mejora procesos de limpieza, deshidratación, filtración y extracción de compuestos

Inactivación de microorganismos y enzimas

Efecto limitado y dependiente de múltiples factores tanto del proceso: frecuencia, intensidad, como del alimento: viscosidad, temperatura.

Se pueden obtener patatas más saludables con ultrasonidos o electricidad, la aplicación de una de las dos técnicas en un periodo de entre 5 y 30 minutos, permitiría incrementar el contenido de antioxidantes de las patatas en un 60%. Universidad de Obihiro (Japón) 2010.

4.1 Radiaci4.1 Radiacióón ionizante n ionizante

4.2 Ultrasonidos de alta potencia4.2 Ultrasonidos de alta potencia

4.3 Luz ultravioleta 4.3 Luz ultravioleta

4.4 Pulsos luminosos 4.4 Pulsos luminosos

4.5 Campos el4.5 Campos elééctricos pulsantes ctricos pulsantes

4.6 Campos magn4.6 Campos magnééticos oscilantes ticos oscilantes

4.7 Altas presiones hidrost4.7 Altas presiones hidrostááticasticas

4.8 Otras: Plasma fr4.8 Otras: Plasma fríío o

http://ultraviolet.com/microorgan.htm

www.fresh-appeal.com

Microbiological reduction

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

Treatment

Mes

ophi

licae

robi

cre

duct

ion

4 min UV-C Hypochlorite 100 ppm pH 6,5

AA

Ozcoz, B. 2010

ALIMENTOS ACTÚA VENTAJAS LIMITACIONES

Todos Penetra al material genético de los microorganismos y retarda su habilidad de reproducción.

Desactivación de la mayoría de los víruses, esporas y quistes. 

No existe ningún efecto residual que pueda afectar a los seres humanos o cualquier organismo acuático. 

Fácil para los operadores. 

Período de contacto más corto en comparación con otros desinfectantes

Algunas veces los organismos pueden reparar o invertir los efectos destructivos de la radiación UV mediante un “mecanismo de reparación”, también conocido como fotoreactivación o, en ausencia de radiación, como “reparación en oscuro”. 

La turbidez y los sólidos suspendidos totales (SST) en el agua residual hacen que la desinfección con luz UV sea ineficaz

Se trata de una técnica que aplica, de forma sucesiva, pulsos o destellos de luz con un espectro entre el ultravioleta y el infrarrojo próximo con una duración muy corta, lo que provoca que la energía transmitida sea muy intensa

Cambios fotoquímicos

Cambios fototérmicos

ALIMENTOS ACTÚA VENTAJAS LIMITACIONES

Se puede aplicar al producto envasado (material transparente)

Esterilización  de superficie de materiales y equipos

Produce cambios fotoquímicos (originan modificaciones en el ADN, en las membranas celulares y en los sistemas de reparación y enzimáticos) y  fototérmicos (incrementa la temperatura momentáneamente de la zona tratada) .

Inactiva microorganimos 

Inactiva enzimas como la polifenoloxidasa

Tiene efectos antimicrobianos y es eficaz contra unas bacterias patógenas como E.coli, Salmonella, Listeria

Controla enfermedades causadas por hongos

Aumenta su vida útil de productos frescos

Limitado a la superficie de los productos

Aspergillus cinnamomeus

Turtoi y Nicolau (2007)

a) Control, b)0.497 J/cm2, c) 0.716 J/cm2, d) 0.97a) Control, b)0.497 J/cm2, c) 0.716 J/cm2, d) 0.977 J/cm27 J/cm2

Tiempo tratamiento= 20 minutosTiempo tratamiento= 20 minutos

4.1 Radiaci4.1 Radiacióón ionizante n ionizante

4.2 Ultrasonidos de alta potencia4.2 Ultrasonidos de alta potencia

4.3 Luz ultravioleta 4.3 Luz ultravioleta

4.4 Pulsos luminosos 4.4 Pulsos luminosos

4.5 Campos el4.5 Campos elééctricos pulsantes ctricos pulsantes

4.6 Campos magn4.6 Campos magnééticos oscilantes ticos oscilantes

4.7 Altas presiones hidrost4.7 Altas presiones hidrostááticasticas

4.8 Otras: Plasma fr4.8 Otras: Plasma fríío o

Se aplica al alimento pulsos cortos (entre 20 y 60 kV/cm) que se ajustan teniendo en cuenta los distintos factores del alimento y de la microbiota contaminante.

ALIMENTOS ACTÚA VENTAJAS LIMITACIONES

Fluidos,  viscosos y homogenéos(Zumos, leche, yogurt, huevo líquido, crema de guisantes)

Partículas pequeñas (<1cm)

Microorganismo por la alteración o destrucción de la pared celular (potencial transmembrana)

Posibilidad de trabajar en continuo

Alta eficiencia energética

Destrucción de microorganismos

Inactivación de enzimas

Tamaño de partícula

Necesidad de desarrollo en sistema de control, intensidades mayores

Dificultades para acabar con las bacterias Gram positivas y sus esporas 

Desconocimiento de efectos sobre algunos alimentos

Morales-de la Peña et al. (2010)

La conservación de alimentos con campos magnéticos supone el envasado de un alimento en una bolsa de plástico y someterle a 1-100 pulsos en un campo magnético oscilatorio con una frecuencia entre 5 y 500 kHz a 0- 50 ºC con un tiempo total de exposición en el rango entre 25 μs a 10 ms.

ALIMENTOS ACTÚA VENTAJAS LIMITACIONES

Todos Ruptura de la molécula de ADN y de ciertas proteínas

La rotura de enlaces covalentes en moléculas con dipolos magnéticos

Aplicable a alimentos envasados

Inactivación de microorganismos

Aplicable a la superficie e interior de alimentos sólidos

No hay pérdidas de nutrientes ni cambios sensoriales.

Poco estudiado

Desarrollo e implantación a largo plazo

4.1 Radiaci4.1 Radiacióón ionizante n ionizante

4.2 Ultrasonidos de alta potencia4.2 Ultrasonidos de alta potencia

4.3 Luz ultravioleta 4.3 Luz ultravioleta

4.4 Pulsos luminosos 4.4 Pulsos luminosos

4.5 Campos el4.5 Campos elééctricos pulsantes ctricos pulsantes

4.6 Campos magn4.6 Campos magnééticos oscilantes ticos oscilantes

4.7 Altas presiones hidrost4.7 Altas presiones hidrostááticasticas

4.8 Otras: Plasma fr4.8 Otras: Plasma fríío o

Se basa en someter a un producto previamente envasado a vacío, a elevados niveles de presión hidrostática (100-800 MPa) de forma continua durante un cierto tiempo (1-30 minutos).

ALIMENTOS ACTÚA VENTAJAS LIMITACIONES

Líquidos, semisólidos y sólidos

Desnaturalización de proteínas y enzimas

Daños en los mecanismos de replicación y de transcripción  del material genético

Solidificación de los lípidos de membrana

Rotura de las membranas

Transmisión casi instantánea de la presión a todos los puntos del alimento.

Destrucción de microorganismos. Combinación con temperatura y ciclos de presión

Inactivación enzimática

Mantenimiento de vitaminas, aroma y sabor

Mejora de las propiedades tecnológicas

Elevado coste de inversión/ Bajo coste de mantenimiento

Semicontinuo

Baja efectividad en productos con baja actividad de agua (<0,9) y/o  alto contenido en grasa

Excitación de un gas mediante exposición a un campo eléctrico, generando radicales libres: O-

2: H2O2; O3; OH-

5. BIOTECNOLOGÍA ALIMENTARIA

6. NANOTECNOLOGÍA

2. ALTERNATIVAS AL CALENTAMIENTO CONVENCIONAL

4.TRATAMIENTOS NO TÉRMICOS

1. INTRODUCCIÓN

7. ENVASADO

3. ALTERNATIVAS A LA CONGELACIÓN TRADICIONAL

Conjunto de tecnologías biológicas utilizadas para la transformación y/o preservación de los alimentos o bien para producir materias primas, aditivos o adyuvantes.

Tipos Composición FuncionesBioconservadores

Compuestos antimicrobianos

Acción antimicrobiana frente a patógenos

Cultivos protectores

Microorganismos viables

No modifican características sensoriales.Acción antimicrobiana frente a patógenos

Cultivos probióticos

Microorganismos viables

Ejercen beneficios específicos para la salud

OBJETIVO MANIPULACIÓN GENÉTICA

Mejorar la higiene alimentaria

Introducir genes que codifican la formación de bacteriocinas

Mejorar la estabilidad y el crecimiento de los organismos iniciadores

Introducir genes que codifican la resistencia a fagos

Incrementar las ventajas tecnológicas en los cultivos

Introducir genes que codifiquen la presencia de catalasa, la producción de bacteriocinas o la reducción de nitratos y nitritos

Mejorar el aroma Introducir o cambiar los genes que codifican las lipasas y proteasas

New preservation technologies: Possibilities and limitations (Devlieghere et al., 2003)

5. BIOTECNOLOGÍA ALIMENTARIA

6. NANOTECNOLOGÍA

2. ALTERNATIVAS AL CALENTAMIENTO CONVENCIONAL

4.TRATAMIENTOS NO TÉRMICOS

1. INTRODUCCIÓN

7. ENVASADO

3. ALTERNATIVAS A LA CONGELACIÓN TRADICIONAL

Nanomateriales: Los más estudiados y utilizados son:Nanoarcillas: ligeros y resistentes, con mayor resistencia térmica y mejores

propiedades barrera.Nanocompuestos: con polímeros biodegradables materiales con permeabilidad

selectiva a gases y vapor de agua adaptables en función de las condiciones ambientales.

Recubrimientos antimicrobianos con nanopartículas (Ag, MgO, ZnO2)

Nanosensores para la detección de parámetros de calidad, contaminantes, microorganismos patógenos y compuestos relacionados con la alteración de los alimentos; para su incorporación en sistemas inteligentes de envasado.

Etiquetas inteligentes con tintas que cambian de color por cambios en las condiciones ambientales (temperatura, luz, oxígeno, etc.).

Nanoencapsulación.. Consiste en la liberación controlada de compuestos activos mediante el desarrollo de nanocápsulas que liberan su contenido dependiendo de las condiciones del medio en el que se encuentran.

Nanoemulsiones y nanoestructuras

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