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TECNOLOGIA DE LOS ALIMENTOS

VOLUMEN 1 COMPONENTES DE LOS ALIMENTOS

Y PROCESOS Juan A. Ordez Pereda (editor) Mara Isabel Cambero Rodrguez

Lenides Fernndez lvarez Mara Luisa Garca Sanz

Gonzalo D. Garca de Fernando Minguilln Lorenzo de la Hoz Perales

Mara Dolores Selgas Cortecero

biblio2Typewritten TextOrdoez Pereda, Juan A. Tecnologa de los alimentos, volumen 1 : componentes de los alimentos y procesos. -- Madrid : Sintesis, 1998. v.1, 366 p. : grf., tablas. -- (Tecnologa de los Alimentos)

NDICE

PRLOGO ...................................................................................................................... 11

l. CONCEPTO Y OBJETIVOS DE LA TECNOLOGA DE LOS ALIMENTOS

1.1. Desarrollo histrico ........................................................................................ 14 1.2. Alimentos y nutrientes ................................................................................... 18 1.3. Concepto de Ciencia y Tecnologa de los Alimentos ................................. 19 1.4. Objetivos de la Tecnologa de los Alimentos .............................................. 20

2. AGUA

2.1. Introduccin .................................................................................................... 24 2.2. Constantes fsicas del agua y del hielo .............. .. . . . . ................ ..................... 24 2.3. La molcula de agua ....................................................................................... 24 2.4. Estructura del hielo y del agua ................. ...................................... .. ..... .. ...... 26 2.5. Propiedades disolventes del agua ................................................................. 27 2.6. Interacciones del agua con sustancias apolares ........................................... 28 2.7. Efecto de los solutos en la estructura del agua ........................................... 29 2.8. Efecto de los solutos en la estructura del hielo ........................................... 29 2.9. Actividad de agua ........................................................................................... 29

2.10. Isotermas de sorcin de agua ........................................................................ 32 2.11. Aplicacin de las isotermas de sorcin en Tecnologa de los Alimentos. 35

3. LPIDOS 3.1. Introduccin .................................................................................................... 38 3.2. cidos grasos de los alimentos ...................................................................... 39

3.2.1. cidos grasos saturados de cadena lineal ...................................... 39 3.2.2. cidos grasos insaturados de cadena lineal ........................ ........ ... 40

3.3. Caractersticas de los glicridos .................................................................... 41 3.4. Caractersticas de los fosfolpidos ................................................................. 42 3.5. Fraccin insaponificable ................................................................................ 42 3.6. Propiedades fsicas .......................................................................................... 43

3.6.1. Polimorfismo ..................................................................................... 43 3.6.2. Punto de fusin ............... ......... ... ....................... .............. .... .............. 44 3.6.3. Viscosidad .......................................................................................... 44

6 Tecnologa de los Alimentos. (/) Componentes de los alimentos y procesos

3.6.4. Calor especfico ................................................................................. 45 3.6.5. Calor latente de fusin ..................................................................... 45 3.6.6. ndice de refraccin .......................................................................... 45 3.6.7. Densidad ............................................................................................ 45 3.6.8. Solubilidad ......................................................................................... 46 3.6.9. Plasticidad .......................................................................................... 46

3.7. Tratamientos de modificacin de las grasas ................................................ 47 3.7.1. Hidrogenacin ................................................................................... 47 3.7.2. Transesterificacin (interesterificacin) ......................................... 49 3.7.3. Fraccionamiento................................................................................ 50

3.8. Enranciamiento autooxidativo ...................................................................... 50 3.8.1. Reacciones de oxidacin de los lpidos .......................................... 50 3.8.2. Factores que intervienen en la oxidacin

de los lpidos de los alimentos .......................................................... 52 3.9. Reversin del sabor ........................................................................................ 54

3.10. Antioxidantes .................................................................................................. 54 3.10.1. Antioxidantes tipo I .......................................................................... 55 3.10.2. Antioxidante tipo II .......................................................................... 56 3.10.3. Antioxidantes tipo III ....................................................................... 57

3.11. Enranciamiento lipoltico .............................................................................. 57

4. PROTENAS 4.1. Introduccin .................................................................................................... 60 4.2. Propiedades funcionales de las protenas .................................................... 60 4.3. Propiedades de hidratacin ........................................................................... 61 4.4. Solubilidad ....................................................................................................... 62 4.5 Viscosidad ........................................................................................................ 64 4.6. Gelificacin ...................................................................................................... 65 4.7. Formacin de pastas proteicas ...................................................................... 66 4.8. Texturizacin ................................................................................................... 67 4.9. Propiedades surfactantes de las protenas ................................................... 68

4.9.1. Propiedades emulsionantes .............................................................. 69 4.9.2. Propiedades espumantes .................................................................. 71

4.10. Fijacin de aromas .......................................................................................... 73 4.11. Modificaciones en las propiedades funcionales de las protenas

sometidas a procesos tecnolgicos ................................................................ 74

5. CARBOHIDRATOS

5.1. Introduccin .................................................................................................... 78 5.2. Clasificacin de los carbohidratos ................................................................ 78

5.2.1. Monosacridos ................................................................................... 78 5.2.2. Oligosacridos ................................................................................... 79 5.2.3. Polisacridos ...................................................................................... 79

ndice 7

5.3. Propiedades fisicoqumicas y sensoriales de los monosacridos ............... 79 5.3.1. Higroscopicidad ................................................................................. 79 5.3.2. Mutarrotacin .................................................................................... 79 5.3.3. Estado vtreo...................................................................................... 80 5.3.4. Cristalizacin ..................................................................................... 80 5.3.5. Inversin de los azcares .................................................................. 80 5.3.6. Poder edulcorante ............................................................................. 81

5.4. Propiedades funcionales de los polisacridos .............................................. 82 5.4.1. Solubilidad ......................................................................................... 82 5.4.2. Hidrlisis de los polisacridos ......................................................... 83 5.4.3. Viscosidad .......................................................................................... 83 5.4.4. Capacidad de formar geles ............................................................... 84

5.5. Transformaciones de los carbohidratos por accin del calor .................... 85 5.5.1. Caramelizacin .................................................................................. 85 5.5.2. Pardeamiento no enzimtico . .......................................................... 86

5.6. Principales polisacridos ................................................................................ 92 5.6.1. Almidn ............................................................................................. 92 5.6.2. Glucgeno .......................................................................................... 94 5.6.3. Celulosa .............................................................................................. 94 5.6.4. Hemicelulosas .................................................................................... 95 5.6.5. Ciclodextrinas .................................................................................... 95 5.6.6. Sustancias pcticas ............................................................................ 95 5.6.7. Gomas................................................................................................. 97

5.7. Fibra .................................................... :............................................................ 98

6. VITAMINAS, MINERALES Y ENZIMAS

6.1. Vitaminas y minerales .................................................................................... 102 6.2. Prdida de vitaminas y minerales en los alimentos procesados ................ 102

6.2.1. Vitaminas hidrosolubles ................................................................... 105 6.2.2. Vitaminas liposolubles ...................................................................... 112 6.2.3. Minerales............................................................................................ 114 6.2.4. Prdida de vitaminas durante el almacenamiento ........................ 115

6.3. Adicin de nutrientes a los alimentos .......................................................... 115 6.4. Enzimas ............................................................................................................ 116

6.4.1. Enzimas endgenas en los alimentos .............................................. 116 6.4.2. Utilidad de las enzimas en Tecnologa de los Alimentos ............ 118 6.4.3. Aplicacin de enzimas exgenas en la elaboracin de alimentos. 118 6.4.4. Enzimas inmovilizadas ........... .......................................................... 121 6.4.5. Enzimas libres o inmovilizadas? .................................................... 126

7. ALIMENTOS FRESCOS

7.1. Alteracin de los alimentos frescos .............................................................. 130 7.2. Estrategias de la conservacin de los alimentos ......................................... 131

8 Tecnologa de los Alimentos. (/) Componentes de los alimentos y procesos

7.3. Estrategias de la transformacin de los alimentos...................................... 132

8. CONSERVACIN POR EL CALOR 8.1. Introduccin .................................................................................................... 138 8.2. Comportamiento de microorganismos y enzimas frente a la temperatura . 138 8.3. Cintica de la destruccin de los microorganismos por el calor ............... 139 8.4. Termorresistencia de los microorganismos.................................................. 141 8.5. Valor F .............................................................................................................. 143 8.6. Tratamientos trmicos aplicados en la prctica .......................................... 144 8.7. Tipos de tratamientos trmicos ..................................................................... 146

8.7.1. Esterilizacin ..................................................................................... 146 8.7.2. Pasterizacin ...................................................................................... 151 8.7.3. Termizacin ....................................................................................... 154

9. UTILIZACIN DE RADIACIONES ELECTROMAGNTICAS EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA.

IRRADIACIN DE ALIMENTOS 9.1. Radiaciones electromagntic;:ts en la Industria Alimentaria ..................... 156 9.2. Radiaciones electromagnticas no ionizantes ............................................. 156

9.2.1. Radiacin infrarroja .......................................................................... 156 9.2.2. Radiacin microonda' 161 9.2.3. Calentamiento dielctrico ................................................................ 173 9.2.4. Calentamiento hmico ..................................................................... 174 9.2.5. Calentamiento por induccin .......................................................... 177

9.3. Irradiacin de alimentos ................................................................................ 177 9.3.1. Efecto qumico y biolgico de la irradiacin ................................. 178 9.3.2. Efecto en la calidad nutricional y en las caractersticas

organolpticas de los alimentos ....................................................... 182 9.3.3. Aplicacin en la Industria Alimentaria .......................................... 184 9.3.4. Fuentes y planta de radiacin .......................................................... 188

10. CONSERVACIN POR FRO 10.1. Introduccin .................................................................................................... 194 10.2. Conceptos de refrigeracin y congelacin ................................................... 194 10.3. Refrigeracin y almacenamiento en refrigeracin ..................................... 195

10.3.1. Efecto de la refrigeracin en la velocidad de las reacciones qumi-cas y enzimticas y en el crecimiento de los microorganismos .... 195

10.3.2. Importancia de las caractersticas del alimento ............................. 197 10.3.3. Factores que hay que controlar durante el almacenamiento

en refrigeracin . ...... . . .. . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . .............. .... . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . .... 198 10.3.4. Caractersticas de los alimentos refrigerados ................................ 200 10.3.5. Otras aplicaciones de la refrigeracin ............................................ 200

10.4. Congelacin y almacenamiento en congelacin ........................................ . 10.4.1. Teora de la cristalizacin ............................................................... .. 10.4.2. Curvas de congelacin ..................................................................... . 10.4.3. Modificaciones que se producen en los alimentos

durante su congelacin. Efecto sobre las reacciones qumicas y enzimticas .................................................................... .

10.4.4. Efecto de la congelacin en los microorganismos ........................ . 10.4.5. Modificacin de los alimentos durante su almacenamiento

en congelacin .................................................................................. . 10.4.6. Importancia del estado vtreo en la estabilidad

de los alimentos congelados ............................................................ . 10.4.7. Otras aplicaciones de la congelacin ............................................. .

10.5. Produccin industrial de fro ........................................................................ . 10.5.1. Sistemas mecnicos .......................................................................... . 10.5.2. Sistemas criognicos ........................................................................ . 10.5.3. Necesidades de refrigeracin .......................................................... .

10.6. Mtodos y equipos ......................................................................................... . 10.6.1. Equipos empleados para la refrigeracin ...................................... . 10.6.2. Equipos empleados para la congelacin ....................................... . 10.6.3. Seleccin del mtodo y del equipo de congelacin ...................... .

10.7. Descongelacin .............................................................................................. . 10.7.1. Mtodos de descongelacin ........................................................... ..

11. CONSERVACIN DE ALIMENTOS BASADA EN LA MODIFICACIN DEL pH, ATMSFERA Y ACTIVIDAD DE AGUA.

EVAPORACIN Y DESHIDRATACIN

201 201 203

206 210

211

216 220 221 221 222 223 227 228 230 236 238 241

11.1. pH ..................................................................................................................... 246 11.1.1. El pH y los microorganismos alterantes ......................................... 247 11.1.2. El pH y los microorganismos patgenos ........................................ 247

11.2. Atmsferas ...................................................................................................... 248 11.3. Actividad de agua (aw) ................................................................................... 249

11.3.1. aw y microorganismos alterantes y patgenos ............................... 251 11.3.2. La aw y las reacciones qumicas y bioqumicas .............................. 253

11.4. Concentracin de los alimentos por evaporacin ....................................... 254 11.4.1. Fundamentos de la evaporacin ...................................................... 254 11.4.2. Factores que modifican el punto de ebullicin

y la transferencia de energa . . . ................ .. . . ........................ ....... ..... . 255 11.4.3. Efecto en las propiedades de los alimentos ................................... 257 11.4.4. Equipos y aplicaciones ............. .. . .................. ... . .. ................... ........ .. 258

11.5. Deshidratacin ................................................................................................ 272 11.5.1. Fundamentos de la deshidratacin ................................................. 273 11.5.2. Velocidad de secado. Fases y curvas de secado ............................. 278 11.5.3. Efecto en las caractersticas de los alimentos ................................ 282 11.5.4. Equipos y aplicaciones ..................................................................... 285 11.5.5. Liofilizacin ....................................................................................... 297

ndice 9

1 O Tecnologa de los Alimentos. (/) Componentes de los alimentos y procesos

11.5.6. Deshidratacin osmtica.................................................................. 304 11.5.7. Conservacin de los alimentos deshidratados ............................... 305 11.5.8. Reconstitucin de los alimentos deshidratados ............................. 305

12. OPERACIONES DE TRANSFORMACIN 12.1. Introduccin .................................................................................................... 310 12.2. Reduccin de tamao ..................................................................................... 310

12.2.1. Reduccin de tamao de alimentos slidos ................................... 311 12.2.2. Reduccin de tamao de alimentos lquidos ................................. 315

12.3. Aumento de tamao .:..................................................................................... 318 12.4. Mezcla ....................................................................................................... ,...... 320 12.5. Moldeado ......................................................................................................... 323 12.6. Modificacin de la textura ............................................................................. 323

12.6.1. Gelificacin ........................................................................................ 323 12.6.2. Texturizacin ..................................................................................... 324

12.7. Extrusin .......................................................................................................... 325 12.8. Operaciones de separacin ............................................................................ 330

12.8.1. Seleccin y clasificacin ................................................................... 330 12.8.2. Sedimentacin ................................................................................... 331 12.8.3. Centrifugacin .................................................................................... 332 12.8.4. Filtracin ............................................................................................ 335 12.8.5. Prensado o estrujamiento ................................................................. 339 12.8.6. Separacin con membranas .~........................................................... 339 12.8.7. Extraccin .......................................................................................... 349 12.8.8. Cristalizacin ..................................................................................... 357

12.9. Transformaciones qumicas ........................................................................... 358 12.9.1. Por tratamiento trmico ................................................................... 358 12.9.2. Por tratamiento qumico y enzimtico ........................................... 361 12.9.3. Fermentaciones ................................................................................. 361