Metodos de Preservacion de Alimentos

5/11/2018 Metodos de Preservacion de Alimentos - slidepdf.com

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01/09/

Métodos de preservación térmicos

y no térmicos

María Marcela Martínez Miranda

Bacterióloga y laboratorista clínico

M. Sc. Microbiología

Dpto. Ingeniería

Universidad de Caldas

Deterioro de alimentos

Un alimento es considerado deteriorado cuando

pierde sus cualidades de aceptación

Tiempo de almacenamiento de algunos alimentos

frescos en condiciones atmosféricas normales

Causas del deterioro de alimentos

• Mecánicas Golpes, lesiones por presión del

empaque, roturas, etc.

• Físicas Temperatura, humedad,

aire y oxigeno, luz y pH.

• Químicas Rancidez, Oxidación y reducción

pardeamiento no enzimático,

pérdida de nutrientes.

• Microbiológicas Crecimiento de microorganismos,

producción de toxinas.

A l t e r a c i ó n d e

a l i m e n t o s

Conservación de alimentos

Todas las acciones

tomadas para prolongar

la “vida útil” de los

alimentos, de forma

que mantenga en grado

aceptable su calidad,

tanto higiénica y

nutricional como

sensorial y tecnológica.



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“Vida útil”

Da una idea del

tiempo que unalimentos

permanece útil

para el consumo

antes de volverse

desagradable o

nocivo.

Métodos de control de

microorganismos en alimentos

1. Control de acceso de

microorganismos.

2. Remoción física de losmicroorganismos.

3. Prevención o reduccióndel crecimiento demicroorganismos ygerminación de esporas.

4. Muerte de célulasmicrobianas y esporas.

Métodos de conservación dealimentos

Inhibición

•Mantenimiento a bajastemperaturas

•Reducción de la Aw

•Disminución del oxigeno

•Incremento del dióxido decarbono

•Acidificación

•Fermentación

•Adición de preservativos

•Congelación

•Cubiertas superficiales

•Modificaciones estructurales

•Modificaciones químicas

•Remoción de gas

Eliminación

•Centrifugación

•Decantación

•Filtración

Inactivación

•Esterilización

•Pasterización

•Radiación

•Pulsoseléctricos

•Tratamientocon presión

•Cocción

•Freído

Evitarre contaminación

•Envasado

•Procesadohigiénico

•Almacenamientohigiénico

•Procesadoaséptico



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Métodos convencionales

Demandas de los consumidores

Alimentos de mejor calidad.

Más nutritivos.

Menos “químicos”.

Más frescos.

Más “naturales”.

Más seguros.

Innovaciones en el procesamiento

térmico de alimentos

Calentamiento óhmico

Radiofrecuencias

Microondas



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Calentamiento óhmico

Se produce cuando una

corriente eléctrica pasa

a través de un alimento,provocando la

elevación de la

temperatura en su

interior como resultado

de la resistencia que

ofrece al paso de la

corriente eléctrica.

Efectividad del calentamiento óhmico

• Depende de la densidad, el tamaño,el calor específico y la forma de losalimentos, así como la concentraciónde las partículas en alimentos

particulados.

• La velocidad de calentamiento esdirectamente proporcional a laintensidad del campo eléctrico y a laconductividad eléctrica del alimento.

• Los alimentos deben ser conductorespero no demasiado.

• Los valores óptimos de conductividada 20°C se encuentran en el intervalo0.01-10 siemens/m.

Ventajas del calentamiento óhmico

• Se obtienen productos con

adecuadas características

microbiológicas, organolépticas

y nutricionales bajo condiciones

de escaso ensuciamiento y en un

mínimo espacio.

• Se puede aplicar a un amplio

rango de alimentos.

• Costes de operación:

calentamientos en los que un

95% de la energía se transformaen calor, mientras que en un

calentamiento con microondas

suele ser un 70% como máximo.

Aplicaciones del calentamiento

óhmico

• Escaldado

• Pasterización

• Esterilización

• Descongelación

• Evaporación

• Deshidratación

• Fermentación

• Extracción

Esterilización en flujo continuo de

frutas, zumos de frutas, sopas,

salsas o huevo líquido*

Calentamiento por altas frecuencias

• Las altas frecuencias son las ondas electromagnéticas

comprendidas entre 30 kHz y 30 GHz

– Radiofrecuencias: ondas entre 30 kHz y 300 MHz

– Microondas: ondas entre 300 MHz y 30 GHz

• El calentamiento de alimentos se produce por la

agitación de las moléculas polares del propio

alimento (molécula de agua).

Calentamiento por radiofrecuencias

• El calentamiento se produce

por la conversión directa deenergía eléctrica en calordentro del propio alimento.

• Las moléculas de agua(polares) presentes en elalimento oscilan muyrápidamente produciendofricciones y en consecuenciacalor.

• La energía eléctrica laproporciona un campoeléctrico de alta frecuenciaentre las placas de uncondensador.



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Frecuencias aceptadas

• Existe un número bajo de frecuencias acordadas yreconocidas internacionalmente empleadas para elcalentamiento por radiofrecuencias.

• Se conocen como Industrial Scientific and Medical Bands(ISM)

Ventajas y desventajas del calentamiento del

calentamiento por radiofrecuencias

Aplicación en la industria

• Descongelación del pescado: Acelera el proceso dedescongelado mientras que todavía se mantiene el controlde la distribución de la temperatura en el producto.

• Pasteurización: Alternativa a la clásica realizada con agua yvapor.

Calentamiento mediante microondas

• Las microondas son unaforma de emisión deenergía electromagnéticade frecuencia no ionizanteque se transmite en formade ondas.

• Estas ondas cuandopenetran en el alimentos,producen la activación delas moléculas de agua quetransmiten calor por

fricción a los tejidoscontiguos.

Factores que afectan el calentamiento

por microondas

Inactivación de microorganismos por

el uso de microondas

1. Inactiva los microorganismos por calor através de mecanismos como desnaturalización

de enzimas, proteínas, ácidos nucleicos y

ruptura de membranas.

2. Efectos no térmicos “pasterización fría”:

calentamiento selectivo, electroporación,

ruptura de membrana celular.

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Ventajas y desventajas del

calentamiento por microondas

Ventajas

• Para tratamientos de pasterizacióny esterilización son mas rápidos yrequieren menos tiempo paraalcanzar la temperatura deseada.

• Producen un calentamiento másuniforme que los tratamientosconvencionales.

• Son sistemas que puedenencenderse y apagarse de formainstantánea y el producto puederecibir el tratamiento térmicodentro del envase.

• Desde el punto de vista energéticopueden ser mas eficientes que lossistemas de calentamientoconvencional.

Desventajas

• Penetración del calentamiento

limitada a unos pocoscentímetros.

• La uniformidad del calentamiento

depende de múltiples factores.

Ventajas de los métodos NO

térmicos

1. Cambios mínimos en lacalidad del alimento.

2. Mínima pérdida desabores y nutrientes.

3. Sabor a “fresco”.

4. Gasto energéticoreducido.

5. Desarrollo de nuevosproductos.

Altas presiones

• Basado en la compresión delagua que rodea al alimento.

• Presión uniforme dentro delintervalo 4.000-9.000 atm.

• Inactivación de enzimas ymicroorganismos.

• Disminuye el tiempo deprocesado.

• No modifica el sabor y elaroma.

Hay actualmente dos procedimientos:

La presión dinámica• El incremento de presión se origina en un tiempo muy

corto (milésimas de segundo) como consecuencia deuna explosión que genera una onda de choque (> 100MPa), denominada onda de choque hidrodinámica.

La presión estática

• Se basa en someter a un producto a elevados niveles depresión hidrostática (100-1000 MPa) de forma continuadurante un cierto tiempo (varios minutos).

Alta Presión Hidrostática (APH)

• Tecnología con la quese tratan los alimentosa presiones entre los100 y 1000 MPa.

• La presión aplicada setransmite uniforme einstantáneamente atodos los puntos delalimento.



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Los equipos de APH empleados en el procesado

de alimentos están formados por:

• Una cámara de presurización (cilíndrica de acerode elevada resistencia).

• Un generador de presión (generalmente unsistema de bombeo constituido por una bombahidráulica y un sistema multiplicador de presión).

• Un sistema de control de temperatura.

– En la actualidad existen equipos de funcionamientodiscontinuo (los más utilizados) y semicontinuos.

Equipos de APH

Equipos de APH Equipos de APH

Los efectos de las APH sobre los

microorganismos son:

1. Disminución de la síntesis de ADN.

2. Aumento de la permeabilidad de las membranas celulares.

3. Desnaturalización de biopolímeros y proteínas, incluidainactivación de enzimas, por cambios en la estructuraintramolecular (>300 MPa).

4. Cambios morfológicos (toleran hasta 200-300 Mpa).

5. Inactivación de esporas a 1000 Mpa

Efectos principales de los tratamientos de APH en

los alimentos

Presión (MPa) Efectos

> 200 MPa

Influencia sobre la cinética enzimática

Modificación e las propiedades físicas de las proteínas

Alteración de la membrana de los microorganismos

> 300 MPaInactivación enzimática irreversible

Muerte de los microorganismos

> 400 MPaGelificaciónde los almidones

Desnaturalización de las proteínas

> 500 MPaMuerte de las esporas bacteriana

Inactivación de las enzimas



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Ventajas de la APH

Evita la deformación de los alimentos.

No produce deterioro de nutrientes

termolábiles.

No se altera el color natural, ni la

coloración del alimento.

No produce residuos, energía limpia.

No precisa la incorporación de aditivos al

alimento.

Mejora o provoca la aparición de

propiedades funcionales en los alimentos.

Tiene poco gasto energético.

Desventajas de la APH

El alto coste del equipo.

No se pueden diseñar

procesos continuos con losequipos actualmentedisponibles en el mercado.

Imposibilidad de aplicaciónen algunos alimentos.

La desconfianza delconsumidor a decidirse acomprar un productopresurizado.



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Campos eléctricos pulsados de alta

intensidad (CEPAI)

Se basa en la propiedad que tienen los alimentos fluidos,que están compuestos principalmente por agua ynutrientes como vitaminas, triglicéridos y minerales, de ser

muy buenos conductores eléctricos debido a las altasconcentraciones de iones que contienen y a su capacidadde transportar cargas eléctricas.

Factores

determinantesCEPAI

Efectos de CEPAI sobre los

microorganismos

1. Alteración o destrucción de

la pared celular

2. Formación de poros en la

membrana celular

(electroporación)

3. Incremento de la

permeabilidad

4. Destrucción celular



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Aplicaciones del CEPAI

Pasterización de zumos de frutas y

huevo líquido.

Mejora de los procesos demarinado y salazonado.

Mejora del proceso de

deshidratación.

Extracción de azúcar de remolacha

y colorantes alimentarios.

Mejora de la calidad de los mostos,

al reducir el tiempo de maceración

e incrementar el color de los vinos.

Campos magnéticos oscilatorios

(CMO)

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 °C con untiempo total de exposición en el rango entre 25 μs a 10 ms.

Efecto conservador de CMO

El efecto conservador se debe,

fundamentalmente, a dos fenómenos:

– La ruptura de la molécula de ADN y de ciertas

proteínas.

– La rotura de enlaces covalentes en moléculas con

dipolos magnéticos.

Factores determinantes de CMO

Aplicaciones de CMO

• Los alimentos más idóneos para someterse a esteproceso de conservación son: zumos,mermeladas, frutos tropicales en solucionesazucaradas, derivados cárnicos, productoscocidos, envasados y listos para su consumo.

Ventajas de CMO

Mínima desnaturalización térmica de las proteínas.

Reducidas necesidades energéticas.

Tratamiento de alimentos en envases flexibles para evitar la

contaminación post-proceso.

Inactivación de microorganismos.

Aplicable a superficie e interior de alimentos sólidos.

No hay pérdidas de nutrientes ni cambios sensoriales: baja

temperatura.



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Pulsos de luz (PL)

Se trata de una técnica que

aplica, de forma sucesiva,

pulsos o destellos de luzcon un espectro entre el

ultravioleta y el infrarrojo

próximo con una duración

muy corta, lo que provoca

que la energía transmitida

sea muy intensa.

Existen dos procesos de PL

• “Pure Bright”

–Utiliza rayos de luz de corta duración en el espectroamplio de luz blanca para matar un amplio número demicroorganismos incluyendo esporos y hongos.

• “Cool Pure”

– Utiliza múltiples pulsos de corta duración y camposeléctricos pulsantes de alta intensidad para inactivarlos microorganismos en los alimentos transportadospor tuberías.

Aplicaciones de PL

• Esta tecnología se aplica mayoritariamente en laesterilización o reducción de la población microbianaen las superficies de los materiales de envasado yprocesado así como en alimentos.

• Reducen o eliminan el empleo de desinfectantes yconservantes químicos.

• Esta tecnología de conservación se puede aplicar enmejorar la calidad y seguridad de los productos cárnicos,

pesqueros así como hortalizas, frutas y platos depreparacióncon un mínimo procesamiento.

Radiaciones ionizantes

• Se somete un producto a la radiación electromagnética de

una haz de electrones de energía suficiente como para

romper los enlaces químicos (radiólisis).

• Intensidad de radiólisis depende de:

– Alimento

– Condiciones del procesado

– Dosis de radiación absorbida

La intensidad absorbida por un alimento no debe

exceder los 10 kGy (Codex Alimentarius)

Rayos X

Rayos gamma



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Tipos de radiación

• Radapertización (25 a 45 kGy)

– Reduce el nivel de microorganismos a nivel de esterilización

esterilización. Se estima una reducción del 99 % de losmicroorganismos (excepto los virus) en el alimento tratado.

• Raditización (2 a 8 kGy)

– Reduce el nivel de organismos patógenos no esporulados, incluyendo

parásitos, hasta un nivel no detectable por cualquier método.

• Radicidación (0.4 a 10 kGy)

– Alarga la vida útil de los alimentos mediante la reducción de los

microorganismos.

Ventajas e inconvenientes de la irradiación de

alimentos

Ventajas Inconvenientes

Evita el uso de tratamiento químicos. Pérdida de vitaminas A, B1, E.

Puede aplicarse a los alimentoscongelados, enlatados, precocinados,etc.

No puede ser utilizado para todos losproductos.

Es específico y único para desactivarcierto tipo de microorganismospatógenos.

No destruye toxinas de origenbacteriológico y no desactiva enzimas.

Aumenta los aspectos sanitarios yreduce potencialmente epidemias.

Puede producir cambiosorganolépticos.

Si se utilizan las dosis mínimasefectivas y se controlan las condicionesdel proceso, se obtienen alimentos dealto valor nutricional y sensorial.

Con las dosis admitidas no sedestruyen microorganismosesporulados como Cl. botulinum

Ultrasonidos

• Ondas acústicas inaudibles de una frecuencia superior a 20

kHz.

• Para la conservación de los alimentos, son más eficaces lasondas ultrasónicas de baja frecuencia (18-100 kHz;λ=145mm) y alta intensidad (10-1000 W/cm2).

Efecto conservador del ultrasonido

Cavitación gaseosa• Generación y evolución de microburbujas en un medio

líquido cuyo tamaño aumenta miles de veces.

• Las microburbujas que alcanzan un tamaño críticoimplosionan o colapsan violentamente para volver altamaño original.

• La implosión supone la liberación de toda la energíaacumulada, ocasionando incrementos de temperaturainstantáneos y focales.

• La energía liberada, así como el choque mecánicoasociadas al fenómeno de implosión, afectan la estructurade las células situadas en el microentorno.



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Efecto limitado !!!

Aplicación encaminada a la combinación con

otras técnicas:

• Termoultrasonicación: ultrasonidos y tratamientos

térmicos suaves (<100 ºC, habitualmente entre 50 -60 ºC)

• Manosonicación: combinación con incrementos de

presión (< 600 MPa)

• Manotermosonicación: las tres estrategias de forma

conjunta

Aplicaciones en la industria

alimentaria Esterilización de mermeladas, huevo líquido, y en general, para

prolongar la vida útil de alimentos líquidos.

La ultrasonicación de forma aislada es eficaz en ladescontaminación de vegetales crudos y de huevos enterossumergidos en medios líquidos.

Ablandamiento de las carnes.

Sistemas de emulsificación y homogenización así como en lalimpieza de distintos equipos.

Ondas ultrasónicas de baja energía (100 kHz – 1 MHz) se utilizanpara evaluar las características y la calidad de diversos productos.

Tecnología de

obstáculosTecnología basada en la

combinación inteligente de

diferentes factores o técnicas

de preservación para obtener

mediante enfoques

multiobjetivos, efectos de

preservación microbiana

confiables y no drásticos sobre

los alimentos. Leistner

Fundamentos

• Un fenómeno crucial en la tecnología de obstáculos es lahomeóstasis microbiana.

• Tendencia microbiana de mantener un ambiente internoestable , uniforme y balanceado.

• Los factores de preservación actúan como obstáculos queperturban uno o más mecanismos de homeóstasis,evitando la multiplicación celular, obligándolos apermanecer inactivos e incluso provocando su muerte.

• La mejor manera de lograr la inhibición del crecimiento, o

la muerte, es perturbando deliberadamente variosmecanismos de homeóstasis de manera simultánea.

Ejemplos de aplicación de métodos

combinados

A. Procesamiento con calor bajo

B. Conservación con temperatura de baja

C. pH bajo

D. Aw baja

E. Atmósferas modificadas

F. Preservativos



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Procesamiento con calor bajo

Combinación de

tratamiento con

temperaturas <100°C y reducción

del pH (4.5) o

adición de NaCl o

NO2 no permite

que las esporas con

choque térmico

germinen.

Conservación con temperatura de baja

C. botullinum crece auna temperatura de

35⁰C y Aw de 0,95.

– Si la temperatura de

conservación se reduce a

20⁰C, se inhibe el

crecimiento de éste.

pH bajo

• C. botullinum crece a pH 7, a

37⁰C y una Aw de 0,94.

– Cuando el pH es reducido a

5,3, no hay crecimiento.

• C. botullinum produce toxina

a 16⁰C por 28 días a un pH

de 5,5

– Cuando el pH baja a 5,2, no

produce la toxina.

Aw baja

• S. aureus puede crecer a

una Aw de 0,86 y alto pH.

– No crece cuando la Aw es de

0,93 (en presencia de NaCl) a

un pH de 4,6

• S. aureus crece a 12⁰C, a un

pH de 7,0 y una Aw de 0,93

– Si la actividad de agua sereduce a 0,9, no crece.

Atmósferas modificadas

• En alimentos empacadosal vacío (N2 o CO2) seinhibe el crecimiento deaerobios y anaerobiosfacultativos, pero sepuede facilitar el deanaerobios.

– La combinación de estemétodo de conservacióncon otros factores comobajo pH, Aw o preservativosdebe usarse para controlarsu crecimiento.

Preservativos

• NaCl y BHA (hidroxibutilanisol)

actúan sinérgicamente para

incrementar la acción

antimicrobiana de sorbatos.

• Los ácidos orgánicos son

efectivos a bajo pH.

• El efecto bactericida de las

bacteriocinas puede ser

aumentado si son usadas con

ácidos.



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“El hombre que asume pocos riesgos

hará pocas cosas mal, pero muy ocas

cosas en la vida”

George Savile

Metodos de Preservacion de Alimentos

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