III Congreso Nacional de Calidad Alimentaria

DESARROLLOS TECNOLGICOS EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIADra. M Beln Lpez Morales Tecnologa de los Alimentos Facultad de Veterinaria

CONSERVACIN DE ALIMENTOSControl de diversas reacciones que, por efectos fsicos, qumicos o biolgicos tienen lugar en los alimentos Las condiciones de conservacin condicionan su competitividad y el desarrollo/aplicacin de nuevas tecnologas decide la permanencia en un determinado nicho de mercado

TENDENCIAS TECNOLGICAS(Fundacin OPTI,2004)

Alimentos que cubran las necesidades nutricionales y dietticas del consumidor, adaptados al consumo fuera del hogar, presentados en porciones fciles y rpidos de preparar Sensores: contaminantes, composicin y elementos alterantes Biosensores para la deteccin de los constituyentes de los alimentos. Diseo de nuevos envases. Sensores tiempo-temperatura. Sistemas de apertura fcil Mejora en los procesos de envasado de IV y V gama

TENDENCIAS TECNOLGICAS(Fundacin OPTI,2004)

Tratamientos menos agresivos, de menor consumo energtico y ms eficaces Sistemas de higienizacin a nivel industrial por aplicacin de campos elctricos de elevado voltaje Uso de altas presiones Utilizacin microondas para alimentos deshidratados Extensin de la tecnologa coccin al vaco (suos vide)

NUEVOS PROCESOSLiofilizacin Ionizacin Calentamiento hmico Intercambiadores de calor de superficie rascada Extraccin con gases supercrticos Procesos de membrana (MF, UF, RO,...) Envasado asptico Tratamiento de alimentos particulados Ultrasonidos Alimentos de pH elevado Alta presin hidrosttica Campos elctricos pulsados Mtodos combinados o barreras Conservacin qumica Compuestos voltiles naturales

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Las empresas adopten nuevas tecnologas de conservacin menos agresivas con los alimentos que los mtodos trmicos utilizados habitualmente

OBJETIVOSAlimentos de excelente calidad Seguros Precio razonable Menos agresivos Menor consumo energtico Mayor control sobre el desarrollo de enzimas y microorganismos

EL SECTOR INDUSTRIAL DEMANDA TRATAMIENTOS MODERADOS

DESARROLLOS TECNOLGICOSLos procesos no trmicos de conservacin de alimentos son: Altas presiones hidrostticas Campos de alta intensidad de pulsos elctricos Campos magnticos oscilatorios Pulsos lumnicos intensos Ionizacin Tecnologa de barreras. Mtodos combinados Otras tecnologas: suos vide, calentamiento ohmnco,

ALTAS PRESIONESBasado en la compresin del agua que rodea al alimento Presin uniforme dentro del intervalo 4.000-9.000 atm. Inactivacin de enzimas y microorganismos No depende de la relacin tiempo/masa Disminuye el tiempo de procesado No modifica el gusto y el aromaHite (1898)

ALTAS PRESIONESIncremento de la temperatura adiabtica (2-3C 100 MPa) Desnaturalizacin de protenas. Alteracin de propiedades funcionales. Ingredientes funcionales Retardo en las reacciones fermentativas Geles obtenidos son ms brillantes y transparentes que los geles obtenidos por accin del calor (pacos)

ALTAS PRESIONES. MicroorganismosCambios morfolgicos. Toleran hasta 200-300 Mpa. Filamentos Inactivacin microbiana Efecto sinrgico con la temperatura Inactivacin de esporas (1000 Mpa)

ALTAS PRESIONES. EnzimasInactivacin alteracin de las estructuras intramoleculares o a cambios de conformacionales en los centros activos Cambio en la velocidad de reaccin o en la especificidad de una enzima Se ha observado un aumento de 5 veces de la actividad polifenoloxidasa en frutas y verduras

ALTAS PRESIONES.

Caractersticas organolpticas

Ablandamiento ms rpido de la carne Reduccin del tiempo de cocinado del arroz Mejora del gusto en zumos de ctricos (ausencia de limoneno) Sabores y colores caractersticos de la fruta fresca en confituras y mermeladas Mejora de la calidad aromtica de las frutas por un aumento del benzaldehido

ALTAS PRESIONES. AplicacionesMejora del rendimiento en la extraccin de aromas y pigmentos a temperatura ambiente (pigmento prpura) Mejora de la proteolisis selectiva (hidrlisis de la -lactoglobulina en suero lcteo) Mejora del proceso de descongelacin Inactivacin de lipasas en pescado, mejora del aroma Evitar el pardeamiento de las gambas

ALTAS PRESIONES. AplicacionesCARNE Y PRODUCTOS CRNICOS

Destruye microorganismos sin alterar flavor y valor nutricional Terneza de la carne fresca Carnes reestructuradas y gelificadas Aumento cohesin Geles: mejor aspecto y textura

Equipo industrial de la empresa de embutidos Espua (Olot, Girona)

ALTAS PRESIONES. AplicacionesProductos derivados de la pesca

Pescado frescoDisminucin de la carga microbiana Aplicable a pescado de alto valor como la pescadilla, ostras

Semiconservas de pescadoAlarga vida til (salmn ahumado) Posible decoloracin

Obtencin de surimiGeles con superficie ms lisa y brillante y retienen el aroma del surimi crudo

ALTAS PRESIONES. AplicacionesFrutas y verduras frescas Zumos de frutasConserva sabor, color y vitamina C Limitacin de inactivacin enzimtica (pectinmetilestearasa) con prdida de turbidez deseable en este producto

Confituras, jaleas, mermeladas, purs de frutas, salsasConservan el sabor, color y vitaminas Permiten, la esterilizacin del producto y la penetracin del azcar en el interior de los trozos de fruta

ALTAS PRESIONES. AplicacionesLeche y productos lcteosMadurado fsico de natas para la fabricacin de mantequilla Aceleracin de la maduracin del helado Texturas suaves en helados y sorbetes Mejora de la textura de yogures firmes y la viscosidad en yogures batidos Disminucin del grado de sinresis en yogur Previene acidez despus del envasado (200-300 Mpa a 10-20C durante 10 min) Aumento de la vida til del producto por completa inactivacin de las bacterias lcticas (400 Mpa, 15 min)

ALTAS PRESIONES. AplicacionesLeche y productos lcteosReduccin en la variabilidad en el contenido de humedad del queso Cheddar (Torres-Mora et al., 1996) Salado de queso por alta presin (Messens et al., 1999; Pavia et al., 2000) Uso de leche tratada por altas presiones en la fabricacin de quesos crudos y mejora de rendimientos queseros (Drake et al., 1997; Trujillo et al., 1999 ) Aceleracin de la maduracin del queso (Yokohama et al., 1993; Saldo et al., 2001, 2002) Inactivacin de microorganismos (Capellas et al., 1996; Reps et al., 1997; Oreilly et al., 2000) Produccin de quesos bajos en grasa con mejora de textura (Molina et al., 2000) Presurizacin de bacterias lcticas para crear un aporte extra de enzimas con propiedades desamargantes y proteolticas (Casal and Gmez, 1999; Krasowska et al., 2003)

CAMPOS DE ALTA INTENSIDAD DE PULSOS ELCTRICOS Basada en la propiedad que tienen los alimentos fluidos de ser buenos conductores elctricos Se inicia en 1924 con Beattie y Lewis al aplicar sobre el alimento un voltaje de 3.000-4.000 V Fetterman (1928) y Getchell (1935), combinaron la corriente elctrica con la temperatura para pasteurizar leche e inactivar bacterias Entre 1928 y 1938 la corriente elctrica se utiliz como medio de generar calor para la pasteurizacin de unos 200 millones de litros de leche para el consumo (Moses, 1938) A finales de 1967 Sale y Hamilton realizan los primeros estudios para la inactivacin de microorganismos aplicando campos elctricos homogneos de alto voltaje

CAMPOS DE ALTA INTENSIDAD DE PULSOS ELCTRICOSSe realiza a temperatura ambiente o de refrigeracin con la aplicacin de una breve descarga de alto voltaje a alimentos colocados entre dos electrodos por tiempos en el orden de los microsegundos La fuerza de campo depende de la diferencia de potencial entre los electrodos, en alimentos se encuentran en el rango de 1-100 kV/cm Se producen acumulando energa elctrica en un banco de condensadores y descargndolos sbitamente, con frecuencias entre 1-100 Hz en uno de los electrodos, el segundo electrodo est conectado a tierra lo que garantiza la diferencia de potencial adecuada

CAMPOS DE ALTA INTENSIDAD DE PULSOS ELCTRICOSInactivacin de microorganismos y enzimas (potencial trasmembrana) El potencial transmembrana depende de cada microorganismo y enzima as como del medio en el que los microorganismos o enzimas estn presentes Cuando el potencial transmembrana alcanza un valor critico, tiene lugar la eletroporacin

CAMPOS DE ALTA INTENSIDAD DE PULSOS ELCTRICOSEl sistema de procesado por campos elctricos pulsados de alta intensidad es un sistema elctrico simple consistente en una fuente de alto voltaje, un banco de condensadores, un interruptor y una cmara de tratamiento

CAMPOS DE ALTA INTENSIDAD DE PULSOS ELCTRICOS. AplicacionesPasterizacin de zumos de frutas y huevo lquido Mejora de los procesos de marinado y salazonado Mejora del proceso de deshidratacin Extraccin de azcar de remolacha y colorantes alimentarios Mejora de la calidad de los mostos, al reducir el tiempo de maceracin e incrementar el color de los vinos No obstante, la aplicacin de forma aislada de esta tecnologa de conservacin no sera recomendable aunque si su combinacin con otros procesos de conservacin

CAMPOS MAGNTICOS OSCILATORIOSLa conservacin de alimentos con campos magnticos supone el envasado de un alimento en una bolsa de plstico y someterle a 1-100 pulsos en un campo magntico oscilatorio con una frecuencia entre 5 y 500 kHz a 0- 50 C con un tiempo total de exposicin en el rango entre 25 s a 10 ms. Frecuencias ms altas que 500 kHz son menos efectivas y producen un calentamiento del alimento. Generalmente este tratamiento produce un aumento entre 2-5C de la temperatura del alimento, modificando ligeramente las propiedades organolpticas

CAMPOS MAGNTICOS OSCILATORIOSLas ventajas tecnolgicas de inactivacin de microorganismos con campos magnticos oscilatorios son: Mnima desnaturalizacin trmica de las protenas Reducidas necesidades energticas Tratamiento de alimentos en envases flexibles para evitar la contaminacin post-proceso

PULSOS LUMNICOS INTENSOSEsta tecnologa se aplica mayoritariamente en la esterilizacin o reduccin de la poblacin microbiana en las superficies de los materiales de envasado y procesado as como en alimentos Reducen o eliminan el empleo de desinfectantes y conservantes qumicos

PULSOS LUMNICOS INTENSOSSe trata de una tcnica que aplica, de forma sucesiva, pulsos o destellos de luz con un espectro entre el ultravioleta y el infrarrojo prximo con una duracin muy corta, lo que provoca que la energa transmitida sea muy intensa Consumo total del proceso sea moderado Se produce la inactivacin de un amplio abanico de microorganismos, incluyendo esporas bacterianas y fngicasPulseBright es una tcnica que almacena la energa elctrica en un condensador liberndola en pulsos cortos de alta intensidad, que crean pulsos intensos de luz Este sistema puede reducir la poblacin de microorganismos vegetativos nueve ciclos logartmicos y siete la poblacin de esporas en una superficie lisa no porosa

PULSOS LUMNICOS INTENSOSEsta tecnologa de conservacin se puede aplicar en: mejorar la calidad y seguridad de los productos crnicos, pesqueros as como hortalizas, frutas y platos preparacin con un mnimo procesamiento

IONIZACIONLa energa ionizante se puede originar a partir de tres fuentes distintas: rayos Gamma, una mquina generadora de electrones y rayos X. La fuente ms comn de los rayos gamma es el cobalto 60 Los rayos gamma se componen de ondas electromagnticas de frecuencia corta que penetran en los envases y productos expuestos a dicha fuente, ocasionando pequeos cambios estructurales en la cadena de ADN de las bacterias o microorganismos, causndoles la muerte o dejndolas inviables o estriles, sin capacidad de replicarse. La tecnologa permite el tratamiento de los productos en su envase final

IONIZACIONProceso mediante el cual se producen iones debido a una fuerte diferencia de electronegatividad Se produce por la exposicin del alimento a dosis establecidas de energa en forma de rayos o partculas (normalmente gamma o electrones) Puede aplicarse en todo tipo de alimentos y resulta especialmente interesante en productos slidos. No en alimentos grasos (enranciamiento) La alta penetrabilidad del tratamiento permite su empleo no slo en alimentos ya envasados individualmente, sino en los ya listos para ser almacenados en grandes lotes Produce la destruccin microbiana y la inactivacin enzimtica sin prdida de nutrientes

IONIZACIONSe inicia en los aos 50s. Aprobada por: la WHO, FAO, IAEA y FDA (cdigo 21 CFR 179.26) Estas entidades establecen los parmetros adecuados y las dosis mximas aplicables a cada tipo de producto. Se aplica nicamente en instalaciones autorizadas y en cantidades controladas por lo que resulta seguro, inocuo y totalmente libre de residuos radiactivos

IONIZACIONAumenta la vida til de los productos autctonos as como para eliminar la mosca del Mediterrneo que afecta a los ctricos, los parsitos del arroz o las lentejas, y la carga microbiana del pimentn, entre otros Aplicaciones: esterilizacin de productos tan diversos como las ancas de rana, "foie", pollo, plantas medicinales, embutidos y fresas, entre otros; en Estados Unidos, donde se ioniza la carne para evitar problemas como el causado por E.coli, y en Holanda, que ioniza las patatas En la Unin Europea es mnima y actualmente slo est aprobada en hierbas aromticas, especias y condimentos vegetales deshidratados

TECNOLOGA DE BARRERAS. MTODOS COMBINADOSLas tecnologas de obstculos conservan los alimentos mediante la aplicacin de factores de estrs en combinacin La combinacin asegura la estabilidad, inocuidad y calidad de los alimentos Es un mtodo muy efectivo para vencer las respuestas homeostticas microbianas y al mismo tiempo retener las caractersticas nutricionales y sensoriales deseadas (Gould, 1995 a, b; Leitsner, 2000; Leitsner y Gould, 2002)

TECNOLOGA DE BARRERAS. MTODOS COMBINADOSHan sido identificadas ms de 40 barreras incluyendo: Alta o baja tensin de oxigeno Atmsfera modificada ( CO2, N2, O2) Alta o baja presin radiacin (UV, microondas, irradiacin) Calentamiento Ohmico Pulsaciones de campos elctricos Ultrasonido Nuevos envases Microestructura de los alimentos (fermentacin en estado slido, emulsiones) Conservantes

TECNOLOGA DE BARRERAS. MTODOS COMBINADOSEl concepto de obstculo se ha aplicado principalmente a desarrollar una gran variedad de alimentos con procesamiento trmico leve y distribuidos en forma refrigerada o congelada Las principales aplicaciones (Leitsner y Gould, 2002; Ahvenainen, 1996; Wiley, 1994): descontaminacin de materias primas (carnes, frutas, hortalizas); carnes fermentadas (jamones crudos, embutidos crudos fermentados) y (carnes listas para consumir); frutas y hortalizas frescos cortados; alimentos envasados al vaco y cocidosrefrigerados; alimentos saludables (de bajo contenido de grasas y sales y alimentos funcionales); alimentos procesados por tcnicas emergentes

TECNOLOGA DE BARRERAS. MTODOS COMBINADOS. EjemplosLos campos elctricos pulsados pueden constituir una barrera que combinada con factores adicionales tales como; pH, fuerza inica, temperatura y agentes antimicrobianos puede ser efectiva La aplicacin de altas presiones hidrstaticas pueden constituir una alternativa a los tratamientos de pasterizacin/esterilizacin, aunque en los alimentos de baja acidez es difcil su empleo sino contamos con factores adicionales que incrementen su velocidad tales como calor, antimicrobianos, ultrasonidos e ionizacin

TECNOLOGA DE BARRERAS. MTODOS COMBINADOSLa osmodeshidrocongelacin es un proceso combinado en el que la deshidratacin osmtica va seguida de un secado y posterior congelacin propuesta para preparar ingredientes vegetales de humedad reducida libres de conservantes, y aroma, color y textura adecuada (Torregiani et al., 1995) La manotermosonicacin es una combinacin interesante de baja presin (0,3 Mpa), tratamiento con calor suave y tratamiento con ondas de ultrasonidos efectivo para la inactivacin de microorganismos. Este tratamiento podra ser utilizado en leche, zumos y otras bebidas para disminuir los problemas causados por las enzimas termoestables

BIOCONSERVACINBasado en el efecto de los llamados bioconservantes: microflora natural o controlada de los alimentos y/o sus productos antibacterianos, como ciertas sustancias bioqumicas, bacteriocinas o antibiticos naturales, inhibidores de microoganismos patgenos y alterantes que aumentan la vida til e incrementan la seguridad de los alimentos Las bacterias del cido lctico, conservantes naturales que, adems de competir por los nutrientes y hbitats con otros microorganismos, tienen un potente efecto antagonista al generar sustancias antimicrobianas (nisina)

BIOCONSERVACINEl tratamiento, que en ocasiones puede afectar las caractersticas sensoriales del alimento, consiste en la adicin de cultivos de este tipo de microorganismos o de sus sustancias bacteriocinas De reconocida aplicacin en EEUU, donde cuenta con la aprobacin de la FDA (Food and Drug Administration), no est regulada por la legislacin europea

OTRAS TECNOLOGAS

TECNOLOGA SUOS VIDELa coccin a vaco se define como una coccin de las materias primas envasadas a vaco en el interior de envases termorresistentes y bajo condiciones controladas de tiempo y temperatura El tratamiento trmico aplicado suele ser inferior a 100C y almacenamiento en refrigeracin Esta tcnica presenta una clara ventaja desde el punto de vista organolptico y nutricional frente a los tratamientos trmicos convencionales

TECNOLOGA SUOS VIDEPara obtener una reduccin considerable de la presencia del patgeno Clostridium botulinum, se recomiendan tratamientos trmicos equivalentes a 90C durante 10 min en el centro de los productos (agresivos) Temperaturas de entre 65-75 C, son suficientes para eliminar los patgenos psicrtrofos no esporulados, como Listeria monocytogenes, pero no inactivan todas las bacterias patgenas y alterantes, con lo que se requiere un estricto control de las temperaturas de refrigeracin posteriores al tratamiento Debido a la posible presencia de microorganismos patgenos termorresistentes (principalmente C. botulinum) y a las eventuales roturas de la cadena de fro en la distribucin y venta, resulta crucial una higiene extrema en la produccin, un estricto control de la cadena de fro, y la combinacin de esta tecnologa con otros mtodos de conservacin (bioconservacin, adicin de conservantes, etc)

TECNOLOGA SUOS VIDEVentajas:Aumento de la vida til (de das hasta meses) Se reducen las mermas por coccin (en productos pesqueros hasta un 10%) Permite la elaboracin de una mayor variedad de mens simultneamente (al estar envasados pueden calentarse en el mismo horno diferentes tipos de productos sin que se mezclen olores ni sabores) Reduccin de los costes energticos Dificulta la posible recontaminacin microbiolgica posterior

CALENTAMIENTO OMHNCOSe basa en utilizar una corriente elctrica que pasa a travs del alimento, provocando que se eleve la temperatura gracias a la resistencia que ofrece el producto frente al paso de la corriente Este calentamiento es mucho ms efectivo, rpido y con mayor capacidad de penetracin en el alimento a diferencia de las posibilidades de las microondas

CALENTAMIENTO OMHNCOOtra ventaja sera que el 95% de la energa empleada se transforma en calor, mientras que en un calentamiento con microondas no supera el 70% Con el calentamiento hmico se evitan los sobrecalentamientos y se consigue un menor deterioro de los alimentos Mayoritariamente este sistema es utilizado por la industria para esterilizar distintos alimentos como las sopas, salsas o frutas

CALENTAMIENTO OMHNCOUno de los escollos para que se aplique esta nueva tecnologa sera el alto coste que presenta, aunque a largo plazo se rentabilizara Los alimentos tratados con este nuevo sistema presentaran mejores caractersticas microbiolgicas, organolpticas y nutricionales, con un mnimo espacio y aplicables a un gran nmero de alimentos

MUCHAS GRACIAS MUCHAS GRACIAS