Apuntes Tecnologia de Los Alimentos(2)

www.ita.wo

Raúl Bahillo Herrero. 3º Industrias Agroalimentarias

RBH ©, Tecnología Tecnología de los Alimentos ETSIIAA.

2

Í n nd di ic c e e d e e l a a As i ig g n na a t tu u r ra a T e ec cn no o l lo o g gí í a a d e e l o os s Al i im me e n nt to o s s

•

TEMA 1: INTRODUCC INTRODUCCIÓN. IÓN. ________ ____________ ________ ________ ________ ________ ________ ______ __ 3

•

TEMA 2: TRATAMIENTOS POR CALOR, GENERALIDADES. ___ 6

•

TEMA TEMA 3: TEMA 4: TEMA 5: TEMA 6:, TEMA 7: TEMA 8:

• • • • •

ESCALD ESCALDADO ADO Y PASTEU PASTEURI RIZA ZACIÓ CIÓN. N. ______ _________ _____ __ 12 ESTERILIZ ESTERILIZACIÓ ACIÓN. N. _________ _____________ _________ __________ _________ ____ 20 EXTRUSIÓ EXTRUSIÓN. N. _________ ______________ _________ _________ __________ _________ ____ 33 TOSTADO. TOSTADO. _________ _____________ _________ __________ _________ _________ _______ __ 41 TRATAMIENTOS POR FRIO, REFRIGERACIÓN ___ 45 CONGELAC CONGELACIÓN. IÓN. ________ ____________ ________ ________ ________ ________ ____ 51

www.ita.worldance.net


2

Í n nd di ic c e e d e e l a a As i ig g n na a t tu u r ra a T e ec cn no o l lo o g gí í a a d e e l o os s Al i im me e n nt to o s s

•

TEMA 1: INTRODUCC INTRODUCCIÓN. IÓN. ________ ____________ ________ ________ ________ ________ ________ ______ __ 3

•

TEMA 2: TRATAMIENTOS POR CALOR, GENERALIDADES. ___ 6

•

TEMA TEMA 3: TEMA 4: TEMA 5: TEMA 6:, TEMA 7: TEMA 8:

• • • • •

ESCALD ESCALDADO ADO Y PASTEU PASTEURI RIZA ZACIÓ CIÓN. N. ______ _________ _____ __ 12 ESTERILIZ ESTERILIZACIÓ ACIÓN. N. _________ _____________ _________ __________ _________ ____ 20 EXTRUSIÓ EXTRUSIÓN. N. _________ ______________ _________ _________ __________ _________ ____ 33 TOSTADO. TOSTADO. _________ _____________ _________ __________ _________ _________ _______ __ 41 TRATAMIENTOS POR FRIO, REFRIGERACIÓN ___ 45 CONGELAC CONGELACIÓN. IÓN. ________ ____________ ________ ________ ________ ________ ____ 51



3

TEMA 1:

INTRODUCCIÓN.

La conservación de un alimento consiste en mantener su nivel de calidad inicial, en color, forma, sabor, etc. Por lo tanto, habrá que luchar contra las alteraciones, internas o externas, que modifican esas condiciones iniciales. Los productos pueden ir evolucionando, al degradarse, por diversas reacciones: 

Reacciones químicas químicas de degradación. 

Reacciones de Maillard (pardeamiento enzimático) entre azúcares y proteínas, se transforman en compuestos intermedios y después en polímeros pardos (suelen ser amargos).



Desnaturalización de las

proteínas o de los ácidos nucleicos. Se

producen cambios en la estructura terciaria o cuaternaria que producen variaciones de textura, características organolépticas, etc. 

Modificación de los almidones (amilasas, variación de temperatura...), las propiedades que aportan esos almidones se van a perder (espesantes).



Oxidaciones, en las grasas dan lugar a enranciamientos. Muchas de esas oxidaciones suelen ser de origen enzimático.



Reacciones enzimáticas de degradación. 

Enzimas de ruptura, rompen compuestos mayores – hidrolasas- como son por ejemplo las amilasas (almidón), las proteasas (proteínas), las lipasas (ácidos grasos), las glucoxidasas (glúcidos).



Enzimas oxidasas, que por lo general son malas. Entre ellas están las polifenoloxidasas (polifenoles) o las lipoxigenasas (lípidos).



Reacciones biológicas. 

Las van a soportar todos los productos, cuando microorganismos se forman metabolitos, se

se unen a

producen reacciones

alternantes, algunas de las cuales pueden ser tóxicas, a diferencia de las anteriores, que solo afectan al aspecto y no son perjudiciales. 

Se pueden producir tanto en medios aerobios como en anaerobios.


RBH ©, Tecnología de los Alimentos ETSIIAA.

4

Todas estas reacciones pueden ser empleadas tanto para dirigir/controlar los procesos de fabricación de determinados productos. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DETERIORO. 

El tiempo.

Se va a cumplir que cuanto mayor sea el tiempo de conservación, mayor será el deterioro. 

Temperatura.

Suele seguir un proceso de deterioro de crecimiento exponencial: a mayor temperatura, mayor deterioro (siempre considerando una temperatura normal, entre los 0-30 ºC). Una vez superados ciertos límites (por encima o por debajo) la temperatura es beneficiosa porque nos sirve para controlar el crecimiento y la eliminación de microorganismos. 

Hidratación.

Incide directamente en las reacciones biológicas, ya que el agua es el medio en el que los microorganismos desarrollan su metabolismo, luego podemos decir que a mayor cantidad de agua se va a producir un mayor deterioro. 

Acidez (pH).

El valor de pH que el producto presente va a influir sobre todo en las reacciones enzimáticas y biológicas, de tal manera que menor pH produce un menor crecimiento de microorganismos. 

Composición de la atmósfera.

Se puede crear una determinada atmósfera en ambientes controlados, si no existe aire (oxígeno) entonces no se van a producir oxidaciones, no se produce el desarrollo de organismos aerobios, etc. Una característica de los productos vegetales una vez recogidos es que siguen respirando; cuando acaban con el oxígeno, la respiración se detiene. TECNICAS PARA EVITAR ALTERACIONES.

Hay tres métodos para conseguirlo, (en esta asignatura sólo veremos los físicos) 

Métodos Físicos.

1. Calentamiento. Todos los tratamientos térmicos van a eliminar enzimas y microorganismos



5

2. Enfriamiento. Los tratamientos de congelación o de refrigeración no destruyen los microorganismos pero retrasan o detienen su desarrollo.

3. Desecación. La concentración, la deshidratación o la liofilización son tratamientos de inhibición de la actividad del agua (disminuye la actividad enzimática) 

Métodos químicos.

1. Aditivos. 2. Conservantes. 3. CO2 

Métodos Microbiológicos. (Fermentación)



T E EM M A 2 : :

6

T R RA T AM I IE EN N T T O OS P S P O OR C R C ALO R R, G E EN N E E R R A LI D DA D E ES S .

El principal objetivo de todos los tratamientos térmicos es el de asegurar la destrucción de todos los microorganismos vivos que pueden deteriorar la calidad o de perjudicar la salud del consumidor. Cada microorganismo tiene su propia resistencia al calor y aunque a 300 ºC se les mata a todos, no se le puede aplicar est temperatura a los productos por las alteraciones organolépticas que estos sufrirían. Lo que se va a intentar es eliminar la mayor parte de los microorganismos sin alterar las demasiado las características propias al producto. A determinadas temperaturas sólo se acaba con ciertos microorganismos

pero las

características se conservan mejor. Las enzimas son bastante sensibles al calor y es de los elementos que más pronto se degradan Para diseñar un proceso térmico hay que conocer la termorresistencia de los microorganismos pertenecientes al producto, la naturaleza del alimento y los parámetros que le vienen asociados (conductividad del calor, alteraciones por calor, velocidad de transmisión de calor...). Todos los tratamientos térmicos en los que se apliquen altas temperaturas y tiempos prolongados se va a producir una destrucción de microorganismos y enzimas. Los que apliquen temperaturas altas pero tiempos cortos consiguen lo mismo salvo que se conservan mucho mejor las características organolépticas del alimento. Según lo que se quiera conseguir, el tratamiento será más o menos severo. En algunos casos eliminar la flora microbiana pero solo superficialmente, en otros eliminaremos sólo los que son perjudiciales para la salud y en otros será necesario eliminar todos los microorganismos. Ventajas del calor: 

Los tratamientos por calor se pueden controlar de forma muy exacta, tanto en duración como en la temperatura aplicada al producto.



Se destruyen componentes antinutricionales del alimento (componentes del alimento que disminuyen la disponibilidad de algunos nutrientes).



7

CLASIFICACION DE LOS TRATAMIENTOS TERMICOS.

1. Escaldado. En esta operación no se produce una destrucción fuerte de microorganismos, se realiza con vapor de agua o con agua caliente a una temperatura de unos 85-95ºC/ 5 minutos. Se aplica a frutas y verduras (delicadas), el objetivo es facilitar procesos posteriores (por ejemplo, elimina gases por la estructura porosa del tejido vegetal lo cual permite hacer el vacío en una conserva). El escaldado nos va a eliminar todas las enzimas, lo que nos asegura que no se estropeen a corto plazo. Para este proceso se suele reducir el tamaño de las piezas. 2. Pasterización. Se aplica sobre todo en líquidos. Las temperaturas no suelen sobrepasar los 100 ºC, los tiempos son más largos que los del escaldado. El objetivo principal de este proceso es la reducción de la carga microbiana, eliminamos sólo los microorganismos patógenos, por lo que aun van a quedar algunos en el producto. 3. Esterilización. Proceso similar pero realizado a temperaturas superiores (115-120 ºC /10 minutos), por tanto los alimentos se ven más alterados que con la pasterización (sabores distintos). Se pretende destruir todos los microorganismos, tanto los patógenos como los que pueden afectar al estado de los alimentos, lo que nos proporciona una vida útil de unos 6 meses. Hay que tener cuidado de no exponer los productos tratados a lugares contaminados porque el producto se recargaría de microbios de nuevo. Dentro de la esterilización existe la HTST (Alta Temperatura en Poco Tiempo) 4. UHT (Temperatura Ultra Alta). Temperaturas de 140 ºC nos permiten reducir los tiempos de tratamiento de minutos a segundos con la consiguiente mejora en la calidad del producto (manteniendo lo más posible su nivel de calidad inicial, en color, forma, sabor, etc.). Sólo se puede conseguir en líquidos ya que los sólidos necesitan más tiempo para que el calor penetre hasta el interior del producto, y esa a temperatura se quemaría.



8

PENETRACION DEL CALOR.

Para saber cuánto tiempo se ha de someter a un alimento al calor, se estudia la velocidad de penetración del calor del producto en su envase. Ej. Hay microorganismos que aguantan a 105 ºC y tenemos que saber cuál es la parte del envase que tarda más en alcanzar esa temperatura, para ello emplearemos termopares. Todo esto va a ser función de la forma del envase y del alimento que haya dentro. Los envases en los que el calor se transmite por conducción el punto de calentamiento más tardío está casi en el centro geométrico del envase. La conducción, como forma única de transmisión del calor se va a producir en alimentos sólidos ya que el calor se transmite de partícula a partícula, lo cual lo hace más lento y necesita de un incremento (gradiente) de temperatura entre las partículas para que se lleve a cabo. También va a depender de las características de los alimentos. En el resto de casos se va a producir una combinación de conducción y de convección (transmisión de calor por corrientes que se originan en el interior del envase debido al cambio de densidad de los líquidos al calentarse). Cuanto más liquido exista mayor transmisión por convección va a haber. Hay otros métodos de transmisión del calor como son las radiaciones, microondas, láser, infrarrojos... FUENTES Y MÉTODOS DE APLICACIÓN DEL CALOR.

Van a existir varios métodos pero el principal criterio de selección es el del coste, también está el de la seguridad de las instalaciones, el riesgo de contaminación de los alimentos y los costes de mantenimiento. Normalmente, lo que más se usa es gas y/o combustibles líquidos debido a que la electricidad es bastante más cara. La electricidad tiene las ventajas de la seguridad y del control de los procesos. Como combustibles sólidos se emplean la antracita y la madera, también se emplean residuos agrícolas aunque en menor proporción. Los métodos de calentamiento pueden ser: 

Directos.



9

El calor produce productos de combustión en contacto con los alimentos (carne a la parrilla, o en el proceso de tostado de las galletas, en el que los quemadores están en contacto con las galletas, por ej.) En estos métodos la transmisión del calor es más segura y proporciona una serie de características determinadas, pero el producto puede verse contaminado por partículas extrañas. Lo más empleado es el gas porque se quema prácticamente todo él sin dejar apenas residuos, lo que no sucede con combustibles sólidos o líquidos. 

Indirectos.

Se van a emplear intercambiadores de calor. Se genera calor en un punto externo al área de procesado con un primer intercambiador de calor y después, en un segundo intercambiador de calor, se calienta el producto. Se podrán emplear también resistencias eléctricas o Infrarrojos. EFECTOS DEL CALOR SOBRE LOS MICROORGANISMOS

El calor desnaturaliza las proteínas y las enzimas que son vitales para el control del metabolismo de los microorganismos por lo que acaban muriendo. El que se necesite una mayor o menor tiempo para destruir los microorganismos depende de su concentración (su contaminación). Su disminución se realiza de forma exponencial. Curva de Destrucción Térmica, TDT:

Es la curva que nos refleja el tiempo “D” necesario para destruir el 90% de los microorganismos existentes en un alimento. Un valor grande de D supone una gran resistencia al calor. Nº de microorganismos 1000 100 10

1

2

3

D.

tiempo (minutos)

Son potencias de 10  log10

A temperaturas cada vez mayores, el tiempo de destrucción disminuye.



10

Si enfrentamos D con la temperatura obtenemos el valor de Z, incremento de la temperatura necesario para disminuir 10 veces el valor de D (es decir, el tiempo preciso para minorar la carga de microorganismos en un 90 %): Nº de microorganismos, f (D)

1000 100 10

Z

Temperatura

Son potencias de 10  log10

Para caracterizar la resistencia de un microorganismo o de una enzima se van a emplear los valores de Z y de D. FACTORES QUE DETERMINAN LA RESISTENCIA AL CALOR DE UN MICROORGANISMO.

1. Tipo de organismo ( Termófilo, Mesófilo o Sicrófilo). Las condiciones en laboratorio y en la industria van a ser las mismas en cuanto a la condición del organismo. 2. Factores de incubación y crecimiento del microorganismo. Las condiciones en laboratorio y en la industria van a ser distintas en cuanto a esos factores del medio en el que se van a encontrar. 3. Condiciones durante el tratamiento térmico (pH). Las condiciones en laboratorio y en la industria van a ser distintas en cuanto a esos factores del medio en el que se van a encontrar. Por ej. Las bacterias como el clostridium, salmonela... van a soportar peor los medios ácidos y las levaduras los aguantan mejor. 4. Actividad del agua (humedad de tratamiento). El calor húmedo normalmente es más efectivo que el calor seco. 5. Composición del alimento. La presencia de grasas, proteínas, coloides y sacarosa va a aumentar la resistencia de los microorganismos a la destrucción (aunque en el caso de la sacarosa, una alta



11

concentración tiene la propiedad de absorber agua restando actividad del agua a los organismos) Hay algunos enzimas muy resistentes a pH ácidos (en frutas por ejemplo), por lo que habrá que determinar si van a afectar a los alimentos o bien no merecerá la pena aplicar más calor o más tiempo de aplicación para destruirlos. En función de la resistencia aplicaremos el tratamiento correspondiente, en la práctica se cogen muestras de los diferentes microorganismos y realizamos pruebas con ellas para ver cuanto tiempo resisten los patógenos más resistentes. Si logramos eliminarlos, habremos eliminado también a todos los demás (menos resistentes). Los componentes aromáticos, las vitaminas y los pigmentos, en un tratamiento térmico, siguen las mismas pautas que los microorganismos pero sus valores de D y de Z son más altos; entonces lo ideal será aplicar altas temperaturas en poco tiempo. A partir de las curvas TDT, podremos elegir la combinación Temperatura/Tiempo óptimos (los que supongan menor coste). Esta será la base de los procesos de UHT y HTST. En los alimentos van a existir cambios nutricionales en proteínas, grasas, almidón, aunque a veces pueden llegar a ser beneficiosos (las proteínas coagulan gelatinizando o gelificando algunos productos, otras veces se destruyen componentes antinutricionales).



TEMA 3:

12

ESCALDADO Y PASTEURIZACIÓN. ESCALDADO.

Es un tratamiento térmico empleado para la destrucción de la actividad enzimática. Se emplea en verduras y frutas como paso previo a otros procesos: no constituye un único método de conservación si no que es más un pretratamiento entre la materia prima y las operaciones posteriores. Suele ser previo a esterilizaciones, congelación y deshidratación. En alguna otra industria, patatas fritas, también hay escaldado pero su función en este caso es la de facilitar la labor de pelado (diferente a la de disminuir la actividad enzimática). En algún caso se suele combinar con el pelado o limpieza del producto, no siempre se puede, así se ahorra espacio y energía. OBJETIVOS DEL ESCALDADO.

El escaldado se lleva a cabo porque hay procesos en los cuales las temperaturas que se alcanzan son insuficientes para inactivar las enzimas. Si no las destruimos se van a producir alteraciones en los productos. En el caso de las conservas sí se alcanzan estas temperaturas y las enzimas quedan inactivadas. Es en el final de los procesos donde los alimentos pueden quedar alterados y, por tanto, la inactivación deberá realizarse durante el procesado. Lo que nos marca la inactivación son los valores D y T. Las enzimas más peligrosas son las lipoxigenasas, polifenoloxidasas, poligalacturonasas, florofilcasas. Lo normal es tomar como referencia a la enzima más resistente al calor; una vez eliminada ésta tendremos la seguridad de haber destruido al resto. Lo que también se puede hacer es medir el valor de las catalasas y peroxidasas, que son más resistentes al calor que los microorganismos y más fácilmente identificables. Las funciones del escaldado también son las de: 

Reducir el número de microorganismos en la superficie del alimento (así el tratamiento posterior no va a ser tan fuerte).



Ablandamiento de tejidos. En unos casos va a ser beneficioso (carnes, guisantes...), pero en otros casos cambia las características del alimento.



Facilita el llenado de los envases.



Elimina aire en los espacios intercelulares. www.ita.worldance.net


13

TIPOS DE ESCALDADO

1. Escaldadores de Vapor. El alimento pasa a través de una atmósfera de vapor saturado. Retiene mejor los nutrientes. La forma más sencilla es una cinta transportadora por la que traslada el alimento y por encima hay vapor saturado. tttttttttttt

El tiempo se regula controlando la velocidad de la cinta; las dimensiones normales suelen ser 15 m de largo, 1,5 m de ancho y unos 2 m de alto. Suelen ir cerrados para que no haya pérdidas de vapor ni haya chorro energético. No es conveniente que haya mucho vapor. Lo ideal es que tanto la salida como la entrada se lleve a cabo a través de válvulas hidrostáticas. Suelen incorporar equipos para reciclar el vapor. Tienen el problema de que el calentamiento de las distintas capas del alimento no es uniforme, como hay que buscar una combinación de tiempo y temperatura para inactivar las enzimas, algunas partes van a quedar más recalentadas lo que supone una pérdida de características del alimento. Para evitar este efecto indeseable se puede aplicar el método IOB, el cual consiste en realizar el escaldado en 2 etapas, en la primera se calienta una capa muy fina y se mantiene a temperatura constante durante un tiempo; en la segunda fase ese calor va a llegar a todo el alimento produciendo la inactivación total. Además, se va a conseguir una reducción de los costes energéticos (se pierde una décima parte del vapor), también se reducen las pérdidas de nutrientes porque el proceso seca el producto y al aplicar vapor se recupera la humedad por absorción (un 5% más que con el método inicial). El equipo necesario suele constar de una cinta elevadora para entrar en la primera fase, el calor se mantiene mientras se mueve con cintas transportadoras y por último, para dirigirse al enfriamiento se emplea otra cinta elevadora. Posee una capacidad de unos 4500 Kg/h. Su retención de nutrientes es mejor (medida en función de la retención de ácido ascórbico) alcanzando el 75-85% de ácido ascórbico.



14

2. Sistema de Lecho Fluidizado. Consta de una cinta o de una malla perforada en el seno de una mezcla de fluido y vapor que consigue que el producto sobrenade y a la vez se le vaya calentando. La corriente de calor fluye de forma uniforme y continuo. La duración del tratamiento es menor y mucho más uniforme porque las partículas van separadas, se mueven y rotan independientemente por lo que el calor accede a ellas rápidamente. Además, el producto se va mezclando y homogeneizando. El volumen de efluentes (gases) y agua residual es menor, tendremos menores pérdidas de vitaminas, elementos termolábiles, etc. No se suele emplear en industria porque es un sistema caro, tanto el equipo como el coste de realizar el escaldado. 3. Escaldadores de Agua Caliente. El alimento pasa por un baño de agua caliente (70-100 ºC) durante un tiempo determinado, después del calentamiento el producto se enfría. Se van a perder nutrientes solubles aunque a cambio los productos van a ganar peso. Ambos métodos (el de vapor y el de agua) necesitan de instalaciones muy sencillas y bastante baratas. Hay una serie de tendencias a la reducción del consumo de energía, reducción de pérdidas de componentes solubles, de volumen del producto y de producción de fluente; se deberán respetar las medidas higiénicas. El sistema más común es el llamado de Bobina, de Tambor o de Cilindro. El sistema consiste en un tambor rotatorio, perforado y parcialmente sumergido. El tiempo de tratamiento lo determina la velocidad de rotación (ver fig. inferior).

También existen otros sistemas como el escaldador de Tubo, que consiste en una tubería metálica que contiene el alimento en movimiento y el agua caliente pasa por ella y en el mismo sentido (lo arrastra). El tiempo de tratamiento será función de la longitud del tubo y de la velocidad de arrastre del agua. El espacio que ocupan es menor que otros tipos de escaldadores y tienen una alta capacidad (para el espacio que ocupan). Su



15

inconveniente estriba en que son algo más caros y su utilidad se basa también en la adaptación del alimento al roce con las paredes. Otro método (también empleado en escaldadores de vapor) es el IOB; se le aplica al alimento un precalentamiento, después el escaldado y por último un enfriado. El tiempo de tratamiento disminuye, también el coste energético, las pérdidas de calidad y la emisión de efluentes. El agua caliente produce turbulencias que pueden provocar daños. El calentamiento en este sistema se va a producir en un lugar estanco (sin movimiento, luego se reducen los daños). Para conseguir el precalentamiento y el enfriamiento se emplean intercambiadores de calor con reciclado del flujo de calor: se va a aprovechar el mismo flujo de agua para calentar y para enfriar. El rendimiento es mucho mayor que el escaldado tradicional (1620 Kg producto/Kg vapor frente a 0,25-0,50 Kg producto/Kg vapor). El último sistema que se va a mencionar es el sistema Contracorriente, es difícil verlo en la industria porque es muy caro debido a que es necesario impulsar el agua en sentido contrario al del alimento. Es un sistema rápido y uniforme. EFECTOS SOBRE LOS NUTRIENTES

En todos los tratamientos térmicos van a existir pérdidas de elementos (los más termolábiles). Se van a desnaturalizar con el calor al igual que las vitaminas, proteínas, etc., sin embargo, el escaldado es un proceso tan suave que las pérdidas van a ser mínimas; lo que nos interesará es reducir los elementos solubles que se pierden (vitaminas solubles, sales, almidón...). Se perderán más o menos en función del producto, de la preparación del alimento (cortado o entero) ya que perderá más cuanto mayor sea la relación Superficie/Volumen. El proceso de escaldado que se le aplique también influirá en las pérdidas (cada uno es diferente), del tiempo y la temperatura empleados, del método de enfriamiento (es distinto si se hace con agua fría o con aire, etc.) Para conocer cuál es la pérdida de nutrientes se hace un análisis de ácido ascórbico, vitamina C, que es sensible al calor y nos indica fácilmente la pérdida. El escaldado tiene la ventaja de que algunas veces mejora el color del producto porque el agua limpia y elimina los restos de la superficie haciendo cambiar el índice de refracción de la luz y consiguiendo un brillo más intenso y una mejor presencia. Sin



16

embargo, va a tener el inconveniente de que se produce una pérdida de pigmentos en función del tratamiento y la temperatura, siendo los productos verdes los que más se resienten. Para minorar la pérdida se emplea el carbonato de Sodio o el óxido de Calcio que protegen la clorofila si se adicionan al agua de escaldado. Las

patatas

suelen

sufrir

un

pardeamiento

enzimático

(debido

a

las

polifenoloxidadasas), lo que se suele hacer es mantener al alimento en una salmuera antes del escaldado, teniendo mucho cuidado de no pasarnos con la concentración de la sal (son bajas concentraciones) para no generar sabores extraños. Para reducir la pérdida de sabor se recomienda tratamientos cortos. La textura sufre cambios, se ablanda, lo cual es beneficioso cuando se llenan envases aunque no lo es tanto para otros procesos. Las pérdidas de textura se reducen con el empleo de cloruro de Calcio, que junto a las pectinas – espesantes - del producto (frutas principalmente) dan lugar al pectato cálcico proporcionándole firmeza y estabilidad al producto. PASTEURIZACIÓN.

Es un tratamiento térmico relativamente suave (a temperatura inferior a los100 ºC). Lo que se va a conseguir es un aumento de la vida útil del producto (varios días para la leche y hasta en varios meses para las frutas). Hay inactivación enzimática, destrucción de microorganismos (mohos, bacterias no esporuladas); hay pérdidas nutricionales y sensoriales. Lo que determina la intensidad del tratamiento y la vida útil del alimento es su acidez (pH). -

En productos con pH > 4,5 (la leche) será necesario destruir las bacterias patógenas.

-

En productos con pH < 4,5 será necesario destruir la actividad enzimática y todos los microorganismos que afectan a la calidad del alimento.

La intensidad del tratamiento será la necesaria para la destrucción de los patógenos, por lo cual tendremos que emplear los valores de termorresistencia de los microorganismos más resistentes al calor. En la industria lo que se hace es practicar distintas pruebas para averiguar las temperaturas y los tiempos requeridos para la eliminación. Por ej: 

En leche cruda. Hay una enzima (fosfatasa alcalina) que está siempre

presente en la leche y que posee unos valores de resistencia térmica similar al de los patógenos más resistentes. Si conseguimos hacer desaparecer a la



17

fosfatasa (mediante la aplicación de calor durante un tiempo) habremos conseguido también destruir a los patógenos. 

Huevo pasterizado.

En este caso la enzima que se puede medir es la α- amilasa y su actividad. Esta enzima posee una resistencia similar a la de la salmonela. La pasterización se empleará en algunos productos en los que un tratamiento térmico más severo produciría daños organolépticos graves (en el foie grass, latas de jamón cocido...). Será conveniente guardarlos en la nevera ya que no habremos terminado con todos los microorganismos, es una semiconserva. Esta técnica se emplea cuando se desea la destrucción de alguna especie patógena en especial por su peligrosidad, o cuando queremos favorecer a unos organismos frente a otros. En los ejemplos anteriores, se emplearía para destruir los bacilos tuberculosos en la leche y los de la salmonela en los huevos, también para la fabricación de yogures, quesos, vinos (los mostos no se suelen pasterizar salvo para obtener vinos homogéneos al emplear cepas de levaduras determinadas). También se emplea en productos en los que sus características físico – químicas (pH) no permiten tratamientos más fuertes (frutas, zumos, mermeladas...) En general va a ser necesario combinar la pasterización con otras técnicas: →

Envasado, con cierre hermético y/o aséptico.

→

Refrigeración, en la leche pasterizada.

→

Acidificación, se disminuye el pH para impedir la proliferación de microorganismos. Se suele aplicar un tratamiento de fermentos lácticos para que el mismo producto vaya desarrollando los ácidos.

→

Azúcar, para la fabricación de frutas confitadas, leche condensada, mermeladas... (se disminuye la actividad del agua).

→

Salado, se emplea sal común o bien nitritos (en carnes). EQUIPOS PARA LA PASTERIZACIÓN.

Existen dos tipos de equipos en función del estado en que se encuentre el alimento: envasado y sin envasar. Todos los alimentos se pueden pasterizar dentro del envase pero



18

hay alguno que también se le puede pasterizar antes, son los productos líquidos (leche, zumos, cerveza...) y los productos viscosos (mermelada, huevo...). Se suele preferir hacerlo antes de envasar porque es más fácil aplicar el tratamiento, un HTST, los alimentos conservan mejor sus características organolépticas. También es más adecuado en envases grandes, el calor tardaría mucho en alcanzar el interior del envase.

1. Pasterización de productos Envasados. a) En Continuo. El producto es conducido por cintas transportadoras que lo introducen en túneles de tratamiento; estos túneles están divididos en tres zonas (calentamiento, pasterización y refrigeración), en todas ellas la variación de temperatura progresa de forma muy gradual gracias a unas duchas o atomizadores. Esto es importante porque los envases suelen ser de vidrio y si el cambio de temperatura es muy brusco pueden estallar. La diferencia máxima entre la temperatura del envase de vidrio y la de calentamiento no debe superar los 20 ºC, y con la de enfriamiento, 10 ºC. El agua se suele recircular para aprovechar mejor la energía (el agua empleada para enfriar se calienta en contacto con los envases y después es redirigida hacia la zona de calentamiento). En el enfriamiento se trata de disminuir la temperatura hasta los 40 ºC, así conseguimos evitar corrosiones internas en envases metálicos al evaporarse el agua, también para poder poner las etiquetas (es una temperatura relativamente fría). No sólo se puede hacer el tratamiento con agua sino también con vapor al que vayamos dando un aumento gradual de temperatura (es más rápido), sin embargo, la fase de enfriamiento se sigue haciendo con agua fría (por inmersión o con duchas de agua)

b) En Discontinuo. b.1. - Baño María. En la industria se puede ajustar perfectamente tanto los tiempos como las temperaturas de tratamiento.

b.2. - Con Aire Caliente Lo que se emplea son estufas de aire caliente, empleado para productos que no resisten la inmersión en agua.



19

2. Pasterización de productos No Envasados. Se realiza en intercambiadores de calor (de placas o tubulares); en el caso de productos viscosos se emplean intercambiadores tubulares mayor sección para disminuir el rozamiento; en el caso de productos viscosos y pegajosos se emplean intercambiadores tubulares de superficie rascada. El huevo líquido tiene el inconveniente de que si nos pasamos de temperatura la clara coagula. Para evitarlo hay que controlar las temperaturas de forma muy precisa (aproximadamente de 50ºC), sin embargo, para acabar con los microorganismos se le deben aplicar temperaturas más altas; la manera en que se consiguen esas temperaturas es emplear intercambiadores de calor tubulares ondulados que producen turbulencias que nos permiten subir la temperatura. El realizar una desaireación de los productos suele ser bueno para disminuir el riesgo de oxidaciones (se atomizan en una cámara de vacío). Después se les debe envasar en envasado aséptico (esterilizado). EFECTOS SOBRE LOS ALIMENTOS. →

Zumos de frutas. I.

Deterioro del color producido por el pardeamiento enzimático; hay polifenoloxidasas que destruyen el color por oxidación, podremos desairear el producto antes de pasterizar.

II.

Pérdida de componentes volátiles (bajo punto de evaporación). Para evitarlo, lo que se hace es extraer antes los aromas (por destilación), procesar el producto y al final volverlos a añadir.

→

Leche. I.

Cambio de color, el cual no es efecto de la pasterización si no debido a la homogeneización asociada a la pasterización.

II.

Variación del sabor, lo hace más suave.

III.

No hay pérdidas importantes de elementos nutritivos; lo que más se pierde son carotenos, vitamina C y aproximadamente el 5% de las proteínas séricas. La mayoría de las pérdidas se producen por oxidación, por lo que una desaireación previa reduciría el efecto de pérdida.



TEMA 4:

20

ESTERILIZACIÓN.

Es un proceso en el que se calienta a una temperatura y tiempo lo suficientemente altos como para que se consiga una total desactivación enzimática y destrucción total de microorganismos. Se obtienen productos con vida útil muy prolongada, superior a 6 meses en general. Al ser un tratamiento fuerte vamos a afectar a sus características nutricionales y organolépticas. La

investigación actual se encamina a la disminución de las

pérdidas de características originales (aumento de la temperatura y disminución del tiempo). ESTERILIZACIÓN DE PRODUCTOS ENVASADOS.

La temperatura y tiempo de tratamiento serán función de la resistencia térmica de los microorganismos, de la velocidad de penetración del calor, de las condiciones de calentamiento, el pH del medio, el tamaño del envase y del estado físico del alimento. La resistencia al calor de los microorganismos viene determinada principalmente por el pH del alimento. I.

pH > 4,5  alimento de acidez baja.

II.

3,7 < pH <4,5  alimento de acidez intermedia.

III.

pH < 3,7  alimento ácido.

En cada uno de estos grupos existen unos microorganismos determinados que poseen una mayor resistencia. En el grupo (I) destaca el Chlostridium botulinum, produce el botulismo y crece en condiciones anaerobias. Como mínimo habrá que destruir a éste (de los más termorresistentes). El tratamiento se hará a una temperatura ligeramente superior a la de destrucción de éste (por si queda alguno más resistente). En el grupo (II), al disminuir la acidez, la resistencia es menor. En este grupo se encuentran los mohos, levaduras y enzimas. En el grupo (III) lo que solemos hacer es ir a desactivar las enzimas; bastará con tratamientos suaves.



21

También dependerá de la carga microbiana que porte el producto, ya que no hay que olvidar que el tratamiento que es efectivo en laboratorio puede no serlo en la industria, será necesario, por tanto, que los productos o las materias primas lleguen con la menor carga microbiana posible. Esto se puede conseguir con un escaldado previo y con unas buenas practicas de procesado y operación. Para conocer la evolución de los productos contaminados, con pruebas de corta duración, lo que se suele hacer es almacenar los productos en condiciones muy adversas. RESISTENCIA A LA PENETRACIÓN DEL CALOR.

El coeficiente de transmisión de los envases suele ser alto (no son aislantes) y no representan grandes limitaciones en el tiempo de proceso. Influye más el tipo de alimento, la transmisión por convección es más rápida que la de conducción. Será mejor en líquidos o en productos particulados – como los guisantes – que en bloques sólidos. Los productos viscosos, cuanto más fluidos sean menos les costará calentarse. El tamaño del envase también influye porque la relación superficie de calentamiento/volumen a calentar es menor. Tarda más en calentarse y en llegar el calor al centro del recipiente. Si el envase es agitado se van a facilitar las corrientes de convección y el calentamiento será más rápido (solo para alimentos líquidos o viscosos). Cuanto mayor sea el gradiente de temperatura entre el producto y la zona de procesado, mayor es la rapidez. Va a influir la forma del envase siendo los alargados los que más facilitan la transmisión. El material no influye demasiado en la transmisión, el metal es buen conductor, el vidrio y el plástico son similares pero de algo peor transmisión. EVACUACION.

Consiste en la eliminación del aire de la cabeza del envase antes del sellado o cierre. Vamos a minorar los riesgos de oxidaciones y de corrosión; al subir la temperatura en el interior del envase desciende la presión ejercida por el aire. Hay varios métodos: 1. Llenado en caliente. Al llenar los envases todavía calientes se van a emitir vapores que arrastran el oxigeno y después se cierran.



22

2. Llenado en frío. Cuando los envases llegan fríos al cerrado, lo que se puede hacer es calentarlos hasta los 80-85 ºC para crear vapores de arrastre y posteriormente se cierran. 3. Extracción en vacío. Se hace el vacío en la cabeza del envase con una bomba de vacío, después se cierra. 4. Corriente de vapor. Se proyecta un chorro de vapor sobre la zona de cerrado consiguiendo el arrastre del aire. Este se suele emplear para líquidos porque su superficie es muy lisa y el aire se arrastra fácilmente Es conveniente aplicar un pretratamiento porque al estar ya caliente el producto, el tiempo de tratamiento se reduce. EL CERRADO.

Es conveniente que sea hermético. Hay varios tipos de envases: 1. Hojalata. 2. Aluminio. 3. Vidrio. Se emplea para conservas, la tapa suele ser de otro material, normalmente metálico. 4. Plásticos rígidos. Se emplean para tarrinas, postres postres lácteos, bolsas flexibles. Lo más común son latas y los envases de vidrio. Muchos Muchos de los materiales plásticos no resisten las altas temperaturas y se funden. El proceso de calentamiento se puede realizar de varias formas, una de las más empleadas es el uso de vapor saturado , que depende del calor latente de vaporización. El vapor saturado se encuentra en contacto con las paredes de los botes, allí se condensa transfiriendo el calor al interior de las paredes. El vapor saturado se encuentra justo en el punto de condensación, por debajo de esta temperatura tenemos agua, pero si seguimos calentando tendremos vapor a mayores temperaturas. H2O 100ºC vapor + agua  (se sigue calentando)  vapor sobrecalentado (se deja enfriar) vapor saturado  (calentamiento)  vapor recalentado.



23

El mejor vapor es el saturado, el sobrecalentado no va a condensar condensar tanto vapor y la transmisión de calor es menos eficiente. El vapor saturado lo podemos emplear tanto en continuo como en discontinuo, a) Discontinuo. Es el caso del autoclave, se introducen en él las latas de forma vertical u horizontal. b) Continuo. Las latas entran por una lado y van saliendo por el otro de forma continuada, los autoclaves poseen aperturas y puertas especiales que mantienen constante la temperatura cuando las latas van saliendo. Pueden funcionar con vapor saturado con agua, se les puede aplicar aire en sobrepresión y a veces se puede emplear mezclas mezclas de vapor + agua. En ambos métodos será importante que no quede aire en la lata y se consiga una buena distribución del vapor. En caso de mezclas, la densidad del aire y la del vapor, a veces, es diferente, el calentamiento que se produce es diferente lo cual es dañino y para evitarlo se homogeneizan los gases. Los continuos tienen más ventajas porque se controla mejor, los alimentos son más uniformes, el calentamiento del envase es más gradual, los problemas de abombamiento son menores. Sin embargo, el mayor inconveniente es que son muy caros.

Autoclaves. Tienen que estar construidos de manera que se permita la eliminación del aire en el producto, esto se hace con vapor. Las líneas de salida se sitúan por el lado contrario al del vapor. Se debe evitar que las latas queden sumergidas en el agua de condensación porque en el interior del agua no se va a producir una eficiente transmisión de calor. Para evitarlo se emplean cestas suspendidas en las que el agua siempre está por debajo de ellas. Una vez esterilizados los envases hay que enfriarlos con agua, el vapor existente se condensa provocando un vacío que hay que contrarrestar con la introducción de aire a presión. Cuando el alimento ha llegado a los 100 ºC, la presión disminuye y se puede disminuir la sobrepresión de aire, podemos también enfriar hasta los 40 ºC. La humedad que queda se seca para evitar corrosiones. Las temperaturas más convenientes rondan los 127-130 ºC.



24

Agua caliente. Se usa envases de vidrio y envases plásticos; el vidrio tiene menor conductividad térmica que el metal y, por tanto, el tiempo de procesado será mayor. Además, a temperaturas muy altas, los envases pueden estallar. Lo podemos arreglar con tratamientos más suaves como un baño María progresivo. Bolsas flexibles, son polímeros (más flexibles), por lo tanto hay un ahorro energético. Se suelen procesar horizontalmente y el grosor del alimento es más uniforme.

Calentamiento por llama. Se realiza a presión atmosférica y en platos giratorios, las temperaturas que se alcanzan son de 1100-1200 ºC. Son temperaturas mucho mayores y se consiguen velocidades de penetración más altas; los tiempos de tratamiento son mucho menores al igual que las pérdidas, además, se ahorra energía. No hace falta emplear salmueras por lo que tenemos un ahorro añadido por la reducción de azúcar o de sal empleado y una minoración del 20-30 % en los costes de transporte. ESTERILIZACIÓN DE PRODUCTOS NO ENVASADOS.

Tanto los líquidos como los productos viscosos daban muchos problemas de esterilización en los envases (baja velocidad de penetración del calor, pérdidas nutricionales y organolépticas, baja productividad...), todos esos problemas se resolvieron al aplicar la esterilización antes del envasado (el envasado posterior debe ser aséptico). Los tiempos se hicieron más cortos y las temperaturas más altas, las distancias que el producto debía recorrer se volvieron más cortas: es la base de los sistemas UHT; el tratamiento es tan rápido que sus resultados se pueden asemejar a los de la congelación y a los de la irradiación. Los alimentos tienen una vida útil más larga sin necesidad de frigorífico. Estos procesos están tan automatizados que las pérdidas de energía son mínimas y se consigue una alta productividad. Los inconvenientes más importantes son el elevado coste de los equipos (son difíciles de amortizar porque los productos fabricados no poseen alto valor añadido) y la complejidad de una planta de esterilizado (tanto los envases como el interior de la maquinaria deben ser asépticos). El proceso de UHT se aplica con los mismos criterios que con la esterilización, sin embargo, la velocidad de tratamiento es mayor, con la consecuente minoración de las pérdidas de nutrientes. En este proceso de UHT nos



25

vamos a fijar especialmente en la destrucción de las enzimas porque a esas altas temperaturas las enzimas aguantan más que los microorganismos. La destrucción de los microorganismos se va a producir en la etapa final del calentamiento Temperatura (ºC)

Temperatura ºC

ESTERILIZACIÓN

Tiempo (minutos)

UHT

Tiempo (décimas de segundo)

Proceso. El líquido se calienta en un intercambiador de calor, en capas finas de líquido y con un fuerte control de tiempos y temperaturas. Después el líquido se enfría, bien en otro intercambiador o bien en una cámara de vacío (se enfría mucho más rápido y se desairea el producto, lo cual puede interesar en caso de posibilidad de oxidaciones porque aumentan los costes). El envasado se suele hacer en tetrabrick, que tiene mayores ventajas sobre otros tipos de envases (costes de almacén, transporte, etc.), es totalmente impermeable multicapa, y aséptico – se le esteriliza con agua oxigenada -. Las maquinas van a mantener su limpieza con filtros de aire y con luz UV. El mayor problema lo presentan los alimentos sólidos y las piezas grandes; esto es debido a que no se consiguen formar las mismas turbulencias que en líquidos para transmitir la convección. La misma generación de turbulencias puede llegar a dañar el producto y, además, se ensucian las maquinas. Otro problema que aparece es la sobrecocción de las superficies, quedando el interior intacto. Las piezas grandes no entran fácilmente por las conducciones – son finas – o las placas – estrechas -. El proceso va a depender del tipo de alimento, de la tendencia a formar capas adheridas a las superficies, de la sofisticación del proceso (con mayores o menores controles) y por último pero uno de los más influyentes el coste.



26

Características comunes a todos los sistemas UHT. °

Todos trabajan a temperaturas mayores a los 132 ºC (132 – 143 ºC).

°

Se pone en contacto con un volumen pequeño de producto una gran superficie de contacto para la transferencia del calor.

°

Se mantiene un régimen turbulento al atravesar las conducciones.

°

Necesidad de bombas para impulsar el líquido, reparto homogéneo del producto por la superficie de intercambio.

°

Todos los sistemas, sobre todo las superficies de calentamiento, deben estar perfectamente limpios. TIPOS DE UHT.

I.-

Calentamiento directo. -

Inyección de vapor, Uperisación

El vapor se introduce a presión en el producto líquido, el cual está ya precalentado (6575 ºC). En décimas de segundo se alcanzan temperaturas de 140-150 ºC los cuales se mantienen durante un pequeño periodo de tiempo. Una vez eliminados los microorganismos, el líquido se enfría rápidamente en cámaras de vacío hasta los 70ºC, en estas cámaras hay sistemas de eliminación del vapor condensado y de componentes volátiles, de esta manera se consigue que la humedad de salida sea la misma que entrada del producto. Ventajas:

Tanto el calentamiento como el enfriamiento son muy rápidos, las pérdidas nutricionales y organolépticas son muy bajas. Inconvenientes:

En el enfriamiento es fácil perder sustancias volátiles. Esterilizar al vapor es un proceso caro, sólo es adecuado para productos de baja viscosidad. El control de las condiciones del proceso no es completo, en el interior de los equipos existen zonas con muy diferentes presiones, va a costar mucho mantener el equipo en la zona de presión baja. A pesar de las pérdidas se obtiene un producto de alta calidad. -

Infusión de vapor.

El producto líquido y precalentado, una vez atomizado, forma una película que va cayendo hacia una cámara donde se encuentra el vapor a presión baja, luego se produce www.ita.worldance.net


27

un calentamiento muy rápido hasta los 142-146 ºC que se mantiene 3 segundos. Al final se enfría en cámaras de vacío hasta los 75-70 ºC. El calor que se gana sirve para calentar el producto inicial. Ventajas: Al ser un proceso rápido

hay una alta retención de nutrientes y de productos

termolábiles. El control de la producción es mejor. Se adapta a alimentos más viscosos y, además, no hay riesgos de sobrecalentamiento. Inconvenientes:

Los atomizadores pueden dar problemas de bloqueos y en algunos casos hay separación de componentes del producto.

II.-

Calentamiento indirecto.

Son más frecuentes porque son más baratos, más versátiles y las condiciones se adaptan mejor. -

Intercambiadores de Placas.

Las temperaturas y las presiones son más altas, los aparatos tienen ondulaciones para aumentar la turbulencia. Dentro de las placas fluye el líquido calefactor. Ventajas:

Es un equipo relativamente barato, ocupa poco espacio, con un bajo consumo de agua, bajo consumo energético, la velocidad de producción es flexible porque podemos poner varias placas. Los aparatos son de fácil inspección. Inconvenientes:

Las juntas no aguantan presiones muy elevadas y son sensibles a las altas temperaturas por lo que hay que reemplazarlas a menudo; las placas son muy finas y los productos no pueden ir a velocidades superiores a 2 m/s (se pueden producir sobrecalentamientos y depósitos de los productos sobre las placas, lo que supone un coste añadido). Los líquidos viscosos transitan difícilmente, hay que hacer una esterilización previa de todo el conjunto. -

Intercambiadores Tubulares.

El líquido circula por una tubería la cual está calentada por el flujo caliente de otra tubería circundante a la primera de esta manera se aumenta la superficie de intercambio calórico: Fluido a esterilizar

Fluido calefactor Q www.ita.worldance.net


28

Ventajas:

La tubería es continua luego se puede procesar en continuo, la asepsia es más fácil de conseguir porque la limpieza es más sencilla. Son admisibles altas presiones, mucho mayores que las que soportarían los intercambiadores de calor de placas. Se facilita la formación de turbulencias y se evitan incrustaciones en las paredes. Inconvenientes:

La inspección de las superficies interiores es complicada, no podemos emplearlos para fluidos viscosos (sólo para los de baja viscosidad). Si hay algún fallo en el sistema es necesario pararlo por completo. -

Intercambiadores tubulares de Superficie rascada.

Es un sistema similar al anterior pero con la particularidad de que en el interior del tubo hay un rotor con una o varias palas rascadoras. Su presencia evita el inconveniente de incrustaciones en las paredes que aparecen al tratar productos viscosos. Se suele emplear para yogures con trozos de fruta Fluido calefactor Fluido a esterilizar

Rotor

Rascador

Restos adheridos a la pared

Inconveniente:

Es mucho más caro que los tubulares normales -

Intercambiadores Júpiter o intercambiadores de doble cono.

Su aplicación del calor se puede hacer de forma directa e indirecta, consiste en un depósito cónico con camisa (calentamiento directo) que se combina con un tratamiento de inyección (indirecto). Es el más adecuado cuando existen partículas grandes (como en las salsas) ya que trata los sólidos y los líquidos por separado. Se llena el depósito y se elimina el aire en las camisas. Se calienta tanto la camisa como el interior del recipiente (se emplea vapor) hasta alcanzar los 85-90ºC. Una vez alcanzados, se introduce un líquido de cocción en la cuba, la cual va a girar lentamente para no estropear el producto. Deja de entrar el vapor (el calentamiento se detiene) y empieza la fase de enfriamiento: el líquido de cocción pasa a un depósito a parte y el



29

líquido que tenían los sólidos se puede usar como subproducto (los sólidos que quedan se les termina de enfriar haciendo pasar por ellos una corriente de agua fría) o bien incorporárselo para mezclarlos con el giro de la cuba hasta homogeneidad. Después se los lleva a una zona aséptica y se envasan.

III.-

Otros.

Prácticamente todos ellos se emplean muy poco de forma industrial. -

Microondas.

-

Calentamiento por inducción.

-

Calentamiento por IR.

-

Calentamiento Óhmnico.

Lo que se hace es pasar una corriente eléctrica por los alimentos, los cuales oponen resistencia a su paso y se produce un calentamiento. Se establecen en lugares que no sean conductores de electricidad para evitar pérdidas. El calentamiento el bastante rápido y uniforme. Se usa poco. EFECTOS SOBRE LOS ALIMENTOS.

El primer efecto que se produce es sobre el color . Para los diferentes tipos de alimentos. En carnes:

Van a tener tratamiento en envase (latas), no se les va a poder aplicar UHT. Poseen hemoxihemioglobina (pigmento rojo) la cual pasa a meta- hemioglobina (color marrón pardo). Además, también se producen reacciones de Maillard (pardeamientos). Existe caramelización de los azúcares (colores marronáceos, casi negro). Estos cambios de color están admitidos por la legislación sólo para la venta de carne cocida. A veces se les añade nitritos y nitratos de Sodio para minorar el riesgo de aparición del Chlostridium botulinum y ayudan a mantener el color rojo. En frutas y verduras:

La clorofila pasa a feofitina que tiene mucho menos color (hay una pérdida de color). Los carotenoides pasan a hepóxidos y los antocianos pasan a pigmentos marrones. Las latas con el tiempo pueden llegar a aportar partículas de hierro o de estaño los cuales pueden alterar el color. Al líquido de gobierno se le puede añadir algún tipo de sal (ácido cítrico, E.D.E.T.A.) o algún colorante artificial admitido (no es lo más normal en el caso de zumos de frutas). En la leche:



30

Van a existir cambios de color, sobre todo al caramelizar los azúcares, hay reacciones de Maillard (pardeamientos). Al homogeneizar la leche las partículas de caseína se hacen mucho menores haciendo que suba el índice de refracción de la luz dando la impresión de tener un color más blanco.

Si se les hubiera aplicado UHT. El efecto del UHT sobre el sabor se dejaría notar en las reacciones de Maillard y en la caramelización de los azúcares (no se producen). Para poderlo aplicar a las carnes antes se han de reducir a pastas de carne. El segundo efecto que se produce es sobre el sabor y el aroma . Para los diferentes tipos de alimentos. En carnes:

El calor degrada los compuestos de la carne al producirse reacciones de pirolisis (desaminaciones, descarboxilaciones de aminoácidos, oxidaciones y descarboxilaciones de lípidos y reacciones de Maillard). Los productos resultantes de estas reacciones dan lugar a más de 600 tipos distintos de saborizantes. En frutas y verduras:

Hay una pérdida de compuestos volátiles (mucho más en frutas que en verduras). En la leche:

Se obtienen sabores a cocido; al desnaturalizarse los productos se forma hidróxido de azufre, lactonas y metil-cetonas, sustancias de característico sabor a cocido.

Si se les hubiera aplicado UHT. De haberse aplicado a las carnes, el sabor natural se consigue mantener mucho mejor. Esta particularidad del UHT se puede aplicar al resto de los productos.



31

El tercer efecto que se produce es sobre la textura. Para los diferentes tipos de alimentos. °

En carnes:

Los cambios en la textura se deben a la coagulación de las proteínas en el interior del músculo; la carne reduce su capacidad de retención de agua, se encoge y se vuelve más rígida. También se puede producir un ablandamiento de la misma por la hidrólisis del colágeno (pasa a convertirse en gelatina y el reparto de grasas se extiende a toda la pieza). Esto se produce, por ejemplo, en el jamón cocido, que es un tipo de carne mucho más blando que un jamón curado. Para disminuir estos efectos sobre la textura se emplean polifosfatos (aditivo) °

En frutas y verduras:

La rigidez en estos productos es debida a las pectinas, a las hemicelulasas y en algunos casos al almidón. Los cambios en la textura se producen al hidrolizarse las pectinas (se pierde capacidad espesante y rigidizante), el almidón con el calor se gelatiniza (disminuye el espesor) y las hemicelulasas se disuelven. Todo ello da lugar a un ablandamiento; para reducirlo se pueden adicionar sales de calcio para que reaccionen con las pectinas dando lugar a pectatos de calcio (insolubles) y así no sean tan sensibles a los tratamientos térmicos. La adición se puede realizar en el líquido de escaldado o en el líquido de gobierno del producto (salmuera). Para cada producto se emplea una sal distinta (tomate CaCl, fresasCaOH, etc.) °

En la leche:

Hay pequeños cambios de viscosidad por alteración de la caseina (tiene tendencia a coagular).

Si se les hubiera aplicado UHT. Todos estos cambios hubieran sido menores. El cuarto efecto que se produce es sobre el valor nutricional. Para los diferentes tipos de alimentos.



°

32

En carnes:

Se van a producir hidrólisis de hidratos de carbono, de lípidos, etc. Aunque van a seguir

estando disponibles para el consumo (en moléculas menores), luego en realidad no hay pérdidas. En cuanto a proteínas, el problema es mayor (sobre todo en carnes), también hay pérdidas de aminoácidos (10-20%), dando lugar a un descenso en la calidad de las proteínas del 6-9%. Las pérdidas más significativas son las de las vitaminas, tiamina: 50-75%, Ácido Pantoténico: 20-35%. °

En frutas y verduras:

Lo más importante también es la pérdida de vitaminas (las hidrosolubles porque pasan al líquido de gobierno o el de escaldado). Si se quedan en el de gobierno, podremos consumirlo y así reducir la pérdida en esas vitaminas. La soja es un caso opuesto a esto, ya que su valor nutritivo aumenta por el tratamiento calórico porque destruye el inhibidor de la tripsina, facilitando su consumo y aprovechamiento. °

En la leche:

No hay cambios significativos. Si se les hubiera aplicado UHT. Todos estos cambios hubieran sido mucho menores, las cuales se limitan a vitaminas termolábiles (sobre todo las del grupo B: piridoxina, tiamina).



TEMA 5:

33

EXTRUSIÓN.

Es un sistema en el que se van a combinar bastantes operaciones distintas (mezclado, amasado, formado cortado y en algunos casos el secado) Un extrusor consiste en una bomba de tornillo o en un tornillo sinfín para el mezclado, en el que los productos se comprimen para dar lugar a una masa semisólida, la cual es forzada a salir por una pequeña abertura para darle forma. Posteriormente es cortada para darle su tamaño definitivo. Durante este proceso, la masa se calienta dando lugar al efecto conocido como: cocción – extrusión, extrusión – cocción o bien extrusión en

caliente. Es un proceso bastante moderno y que esta en continua evolución. El objetivo de la extrusión no sólo va a ser el de alargar su vida útil (como en los procesos vistos en los otros temas), si no que gracias a él podemos llegar a fabricar productos nuevos al cambiar los ingredientes y variando la forma (temperatura, tiempo, presión...) de extrusión. En los procesos de extrusión con calor se alcanzan temperaturas muy altas en cortos periodos de tiempo, es similar al HTST, consiguiendo reducir el contenido microbiano y la actividad enzimática. Otro de los motivos por los que se alarga la vida útil de los productos es el de la baja cantidad de agua empleada para su fabricación. Ventajas sobre los otros sistemas: 

No se producen efluentes (residuos), se emplea toda la masa que se introduce.



Es fácil de integrar en las líneas de proceso.



Es fácil de automatizar para la fabricación en continuo.



Alta productividad.



Bajos costes de funcionamiento.



Es muy versátil, se puede producir una alta gama de productos con pequeñas alteraciones en el proceso de extrusión.



Los productos que se producen por este sistema no se pueden conseguir de otra manera (salvo los copos de maíz del desayuno, su sistema de producción se ha adaptado a la extrusión por ser más efectiva).



34

En la extrusión van a influir dos elementos: 

Propiedades reológicas de las materias primas: humedad inicial (es necesario

conocerla para saber si deberemos adicionar más o menos agua en el proceso), la granulometría y composición química. 

Condiciones del proceso: temperatura, tiempo de procesado, presión en el cuerpo

del extrusor (barril), diámetro de salida de la masa, velocidad de corte. La temperatura y la presión serán función del diseño interior del aparato. Podremos variar la velocidad de giro del eje.

Ejemplo: En productos ricos en almidón (patata, cereales), la extrusión en caliente va producir una serie de efectos que se describen a continuación. En este tipo de extrusión se emplea un alto contenido de agua. Las fuerzas cortantes a las que se ve sometida la masa por el eje helicoidal dan lugar a altas temperaturas (superiores a 100ºC); el agua mientras está en el interior del barril no se va evaporar porque la presión es muy alta. Con el calor, el almidón se gelatiniza absorbiendo agua y produciendo una masa bastante plástica y viscosa. Al ir saliendo por el cabezal del extrusor, la masa pasa de una alta presión (en el interior del aparato) a la presión atmosférica normal manteniendo la temperatura superior a los 100 ºC, el agua se va a evaporar repentinamente haciendo que el producto se expanda. En productos ricos en proteínas (como la harina de soja), el proceso es similar pero en este caso son las proteínas las que se expanden, se producen uniones entre cadenas proteicas dando lugar a estructuras fibrosas. Con la extrusión el índice de solubilidad del N2 va a bajar (mide el nivel de proteínas), luego se va a perder algo de calidad nutricional. EQUIPOS DE EXTRUSIÓN.

Todos ellos funcionan con el mismo principio, se parte de materia en forma granular (harina, sémola...), se introduce en el interior del barril del extrusionador, allí esta el eje (o ejes) helicoidal que transporta el material y a la vez lo comprime y amasa. Una vez formado una masa homogénea, se le obliga a pasar por una serie de cabezales para darle forma y por último se le corta al tamaño deseado. www.ita.worldance.net


35

Van a existir 2 tipos de extrusores:

1. En función del modo de operación: 1.1. En frío. Al presionar la masa, ésta se va a calentar por la fricción. Para reducir la fricción lo que se hace es eliminar las rugosidades y las hendiduras de la superficie interna, la camisa que rodea al cuerpo va a ser de agua fría. Con respecto al eje, se puede reducir su diámetro y su velocidad de giro. La masa, al salir al exterior no va a sufrir expansión (el agua no se evapora) y va a dar productos húmedos y de mayor densidad. Su estructura es flexible (spaghetti), pastosa (salchicha de Franckfurt, dulces de regaliz, baritas de pescado, gulas...). 1.2. En caliente.

Es el sistema en el que se van a alcanzar temperaturas muy altas gracias al empleo de varios mecanismos. 

Con camisa de vapor alrededor del barril.



Eje con vapor interior.



El movimiento de la masa . La fricción de la masa con las hendiduras de las paredes y con el eje.

La masa se va a calentar más cuanto mayor sea el diámetro del eje, cuanto más corto sea el extrusor (la compresión es mayor), cuanto más pequeño sea el diámetro del cabezal. La temperatura la vamos a poder modificar con alteraciones en el diámetro de la salida. Los productos expandidos (gusanitos, bolas de queso...) se fabrican con altas presiones y apertura de cabezal pequeña; son, por tanto, productos con baja densidad, baja humedad (el agua se evapora). El que el producto sea más o menos expandido lo controlaremos con la presión y la temperatura. Si queremos productos de mayor densidad bajaremos la presión de trabajo, bajaremos la temperatura y aumentaremos la apertura de salida. Son productos en los que van a



36

quedar restos de agua, por lo que se les aplica un secado posterior. Lo que se suele buscar es pre –gelatinizar los almidones y después combinar el producto de extrusión con otro proceso (fritura). En ambos casos las pérdidas nutricionales son reducidas (son procesos HTST).

2. En función del sistema de tornillo. 2.1. Eje simple. Cuanto mayor sea su esfuerzo cortante, mayor será el calor que se generará en la masa. El eje en su movimiento de giro atraviesa distintas fases con distintas misiones: 

Fase de mezcla las materias primas se combinan hasta formar una masa

homogénea. 

Fase de amasado  aumenta la compresión hasta tener textura plástica.



Fase de cocción  la compresión es máxima con un gran aumento de la

temperatura. El movimiento de la masa en el extrusor depende de la fricción desarrollada en el interior del barril (con las paredes). Los materiales fluyen debido a la presión del eje, más o menos rápido en función de la velocidad de giro. La velocidad de salida la determina el tamaño del cabezal. Estos aparatos son bastante baratos en cuanto al coste de operación y bastante simples en la forma de funcionamiento. 2.2. Doble eje. Poseen 2 ejes helicoidales que se mueven formando una figura similar a un ocho. Hay diferentes tipos en función de cómo sean los ejes (cómo se entrelazan, cómo se mueven...). El movimiento de los ejes va a transportar el producto, lo va a amasar más y se elimina la rotación de los materiales en el barril (su giro es más controlado). Son más caros pero tienen más ventajas. 

Permite trabajar con alimentos especiales (aceitosos, de alta humedad y

gomosidad). El control de los mismos es mejor. 

Permite un movimiento de avance y de retroceso (los de eje simple sólo admiten

avance). Se puede efectuar el control del proceso variando el avance y el retroceso, o modificando la presión.



37

Después de estar avanzando (alta temperatura y alta presión) podemos retroceder (baja la presión), así parte del agua se evapora (baja la temperatura). De esta manera podremos añadir otros ingredientes que no soportan el calentamiento previo. Por último volvemos a avanzar. 

Un eje doble nos permite trabajar simultáneamente con productos de diferente

granulometría. 

Su parte final es más corta, lo que nos permite ahorrar espacio.

La diferencia de precios es considerable, por lo que sólo se adquiere este tipo de extrusor cuando el producto a fabricar no se puede hacer con uno simple. APLICACIONES DEL EXTRUSIONADO.

Hay tres industrias que lo usan, las de derivados de cereales (Snacks, cereales del desayuno), las de fabricación de productos ricos en proteínas (Soja) y las de productos de confitería.

Panes tostados Se hace la masa de forma similar a la del pan, aunque con este sistema es más rápido, y, por tanto, más barato. Se emplean: harina, leche en polvo, almidón de maíz, azúcar y agua. La masa se mezcla y se extrusiona a alta presión y temperatura, es decir, el producto se ha expandido con lo que se consigue el mismo efecto que el de la fermentación (hinchado y formación de alvéolos) pero sin usar levaduras. El producto obtenido es bastante seco y con la forma similar a la definitiva aunque aun le queda algo de humedad y no posee su color tostado característico. Para corregir estas carencias se le aplica un tostado (se elimina la humedad y se le da el color a tostado). El empleo de este método de fabricación proporciona un ahorro del 66% de los costes energéticos y el proceso es más simple ya que requiere un menor número de máquinas (solo son necesarias el extrusionador y el horno de tostado).

Copos de Maíz. El proceso normal que se llevaba a cabo tradicionalmente consistía en romper granos de maíz en trozos grandes de endospermo y después se cuecen a alta presión (el almidón gelatiniza) y se secan hasta un 21% de humedad. Se dejan reposar y por último se laminan y se tuestan. Opcionalmente se pueden rociar de chocolate, jarabes de glucosa. En total el proceso llegaba a durar unas 5h.



38

Al aplicar la extrusión, el proceso es mucho más corto y el producto es mucho más homogéneo: se emplea sémola de maíz para realizar la extrusión a baja temperatura. Obtenemos bolitas de masa, las cuales se dejan secar, se laminan y por último se tuestan. De forma opcional se pueden rociar con los mismos productos de antes. Como se puede observar, el proceso es más corto y los copos tendrán todos aproximadamente el mismo tamaño, función del tamaño de las bolitas, el cual es predefinido en el extrusionador. Ventajas:

a / El bajo coste de energía: se consume un 50% menos. Como contrapartida, el equipo es más caro que los tradicionales. b / El procesado es mucho más veloz(unos minutos), por lo que la productividad es mucho mayor y la amortización de los equipos es más rápida. c / El bajo coste de la materia prima (un 20% menor, aproximadamente). d / Uniformidad en el producto obtenido. e / Podemos modificar el proceso fácilmente (en materia prima, en la temperatura y en la presión) para obtener productos distintos.

Arroz inflado y rejillas. Se procesan de forma similar al anterior.

Snacks. Se fabrican a partir de harinas y sémolas de productos almidonosos, patata, trigo y sobre todo maíz (es el que proporciona el sabor más apreciado). Se les añaden saborizantes, grasas, aceite, sal y azúcar. La masa se extrusiona para dar productos expandidos (secos, los cuales se pueden bañar o rociar de otras sustancias) y productos húmedos, los cuales recibirán un tratamiento posterior, frecuentemente de fritura o de tostado.

Productos con base proteica vegetal, PVT (Productos Vegetales Texturizados). Son productos dedicados principalmente a la dietética. Como materia prima se suele emplear soja, con alto contenido graso y proteico. Con este producto lo que se hace es un extrusionado en caliente, ya que el calor del proceso consigue la inactivación de enzimas, sobre todo de la lipoxidasa, lo que reduce



39

el enranciamiento, y de las ureasas, que atacan a las proteínas. También eliminamos a la enzima que destruye a la tripsina, uno de los Aminoácidos esenciales, por lo que mejoramos su calidad nutricional. El proceso también mejora su sabor y alarga su vida útil. Partimos de soja en forma de harina desengrasada, con pH ajustado y se mezcla con agua. El ajuste de pH se produce porque si lo extruimos a pH bajo (5,5), aumenta la maleabilidad de la masa. Sin embargo, si lo hacemos a pH alcalino, el producto es mucho más rígido y mucho más seco. El pH elegido estará en función del producto final elegido. Se le añaden saborizantes, colorantes, cal. Se le da consistencia a la masa, se alcanzan temperaturas de 60-104 ºC; el producto obtenido son unas fibras, hebras expandidas que son enfriados y secados después de la extrusión (todavía contienen algo de agua) hasta una humedad del 6-8 %.

Productos de confitería. Son los llamados productos masticables gelatinizados (también gomas de frutas), son de consistencia gomosa. Se obtienen a partir de la mezcla de almidones con glucosa (en forma líquida) y otros azúcares (sacarosa por ejemplo). La extrusión que se les aplica es con calor aunque el producto no sufre una gran expansión: los almidones se gelatinizan y los azúcares se disuelven en la gelatina o en el agua quedando esta retenida; es el exceso de agua la que se evapora en el proceso y da lugar a la expansión. Se suele emplear el extrusor de doble tornillo para formar una primera masa y una vez que ésta posea consistencia plástica, se descomprime. Se adicionan los colorantes y saborizantes, se vuelve a comprimir y se extruye. Podremos jugar con los valores de temperatura, presión, bocas de salida, velocidad de corte... para obtener diferentes productos. EFECTOS SOBRE LOS ALIMENTOS.

El calentamiento, al ser aplicado en tiempos reducidos, va a producir también reducidos efectos sobre los alimentos. El color y sabor naturales son más o menos constantes, solo se alteran a muy altas temperaturas y presiones. Los colorantes y aromatizantes artificiales, al no encontrarse dentro de las células del producto están más desprotegidos y, por tanto, se pierden más. Se pueden dar pérdidas importantes de sabor porque parte



40

del sabor se volatiliza junto con el agua al evaporarse. En casos extremos se van a producir reacciones de Maillard (pardeamientos) que alteran el color y algo el sabor. La presencia de iones metálicos (desprendidos de latas, por ejemplo) producen pérdidas de sabor. Los aromas artificiales se podrán añadir junto con la masa inicial (si es extrusión en frío); si la hacemos en caliente no lo podríamos hacer porque se evaporaríamos junto al agua, en este caso empleamos saborizantes microencapsulados, la capa protectora se disuelve en la boca. Otros posibles remedios son emplear saborizantes vegetales (van protegidos en el interior de células) o bien añadir el sabor bañando el producto final en el saborizante, con el inconveniente de que el sabor no queda bien repartido (es más intenso en el exterior). La calidad nutricional se pierde muy poco; la pérdida será función del producto, del procesado y de la humedad de la masa. Las pérdidas serán mucho mayores en el extrusionado en caliente, y aun en este caso las pérdidas son mínimas (vitaminas y algún aminoácido esencial). Como caso extremo, podemos plantear la posibilidad de un extrusionado a 154 ºC; las pérdidas de uno de los aminoácidos más delicados frente al calor (la tiamina), son sólo del 5%; también se pierden pequeñas cantidades de riboflavina. Las vitaminas A y C se pierden en un 50%. Los productos de soja a los que se le aplique extrusión con calor pueden dar lugar a alguna reacción de Maillard con pérdidas de cualidades proteínicas. Si la extrusión es en frío se produce un beneficio nutritivo porque aumenta la digestibilidad de las proteínas.



TEMA 6:

41

TOSTADO.

Es una operación en la que se emplea el aire caliente o la radiación con el objetivo de modificar la capacidad digestible del alimento: ahora deseamos modificar el producto original.

No vamos a querer eliminar todo lo posible el agua si no que vamos a secar la superficie y en el interior va a quedar humedad. El nivel de microorganismos va a ser bajo, al igual que la aw (actividad del agua) en la parte externa. En la parte interna también se consigue minorar el número de microorganismos aunque la reducción de la aw es mucho menor. Como consecuencia, los productos van a tener una vida útil algo más larga. Para alcanzar una vida útil realmente larga, el tostado se ha de combinar con la refrigeración y el envasado (así se minora el riesgo de mohos pero sube el de endurecimiento en los panes). El aporte de calor se puede hacer de las siguientes maneras: 

Por radiación (en hornos refractarios)



Por conducción (por contacto directo).



Por convección (por corrientes de aire caliente).

Lo más común es combinar los tres métodos con predominio de alguno de ellos, siendo en la mayoría de los casos la convección el predominante. En este proceso va a existir una capa de aire sobre el producto que va a resultar negativa porque dificulta la transmisión del calor e impide una completa evaporación del agua. El que esa capa de aire sea más o menos gruesa será función de la forma del alimento y de la velocidad del aire en el horno. De estos dos parámetros sólo vamos a poder modificar el segundo; los hornos poseen ventiladores que mueven y desplazan esa capa de aire reduciendo su grosor. La mayoría de los alimentos tienen una baja conductividad del calor (galletas, panes, productos cárnicos...) por lo que el calor no penetra rápidamente en el alimento (en la rapidez influye tamaño del alimento). El que el calor llegue más o menos al interior va a depender más del tiempo de tratamiento que de la temperatura del aire: una temperatura muy alta va a formar una costra superficial que impide o disminuye la penetración del calor. El tamaño del producto será el que determine tanto los tiempos como las temperaturas de horneado. www.ita.worldance.net


42

En el horneado , la humedad más externa de la pieza se evapora y se aleja de la ella (las corrientes de aire suelen arrastrarla, es un aire seco que crea gradiente de humedades). La humedad del interior se desplaza hacia la parte más superficial para compensar la sequedad producida por el aire caliente y seco.

Corrientes de aire caliente. Zona externa, de evaporación. Base del Horno

Movimiento de la humedad

Zona interna, húmeda.

La rapidez con la que la humedad sale al exterior dependerá de la temperatura y del producto. El agua llega a la superficie aproximadamente a la misma velocidad a la que se evapora, la textura es más o menos constante.

En el tostado, el secado de la humedad superficial es mucho más rápido, se hace a alta temperatura (la humedad interior no sale a la velocidad suficiente para compensar la perdida). La zona de evaporación superficial va creciendo y la zona externa se seca por completo formando la corteza, es decir, hay un cambio de textura. El tostado requiere un calentamiento superficial rápido para que se forme la corteza; al resecarse se forma una capa impermeable que protege la humedad interior. En algunos casos hay vapor sobrecalentado que, en contacto con la masa, se enfría y se licúa sobre la superficie de la pieza formando una película protectora, ralentiza las reacciones, la corteza es más fina (el espesor de la capa seca es menor), más crujiente y más dorada. En el tostado, el calor se usa para eliminar la humedad (sobre todo de la parte externa), para calentar el alimento, para formar la corteza y al final para sobrecalentar la corteza y el vapor de agua formado. EQUIPOS DE CALENTAMIENTO.

A. Hornos de calentamiento directo. Son aquellos en los que el aire y los productos de combustión van recirculando (bien por convección natural o forzada) y están en contacto con el alimento.



43

La temperatura se controla con variaciones en la velocidad de flujo del aire y de salida del combustible (suele ser gas). Lo más normal es emplear gas natural o gas ciudad. También se pueden emplear combustibles líquidos (fuel, propano o butano). Los combustibles sólidos (leña o carbón) están siendo desechados de la producción industrial. En los hornos continuos, la llama puede estar por encima o por debajo de la cinta transportadora del producto. En los hornos discontinuos, la llama está por debajo. Ventajas:  

Los tiempos son más cortos. La eficacia energética es mejor, todo el calor de la combustión se dedica a calentar el producto.



Los quemadores permiten un buen control del proceso.



La puesta en marcha de los hornos es rápida.

Inconvenientes: 

Hay un mayor riesgo de contaminación del alimento.



Hay un mayor riesgo de obturación de los quemadores.

B. Hornos de calentamiento indirecto. También van a quemar combustible pero el calor generado se emplea para calentar aire o para producir vapor, los cuales circulan por tuberías que son calentadas y son, al fin y al cabo, las que realmente calientan las cámaras del horno. Estos hornos también pueden ser eléctricos, con radiadores de placas calentadas por inducción (y son estas las que calientan el horno, son muy raros de ver debido a que la electricidad es bastante más cara que el gas o los combustibles sólidos). Tienen la ventaja de que el proceso se puede controlar mucho mejor. EFECTOS SOBRE LOS ALIMENTOS.

El mayor cambio se produce sobre la textura. El que estos cambios sean más o menos grandes depende del tiempo, la temperatura y del tipo de producto (humedad, grasa, hidratos de carbono, proteínas que posea...). En todos los productos horneados se va a formar corteza (más o menos fina/gruesa). Hay algunos productos que se hornean con un contenido bajo de humedad para dar lugar a formas aplanadas y finas (galletas); en este caso, la corteza, aun siendo fina, se extiende tanto por encima como por debajo abarcando la totalidad de la pieza.



44

Efectos sobre las carnes:

En el interior de la carne existen grasas, las cuales ante el calor, se funden dando lugar a dispersiones por todo el alimento o bien se pierden por goteo. El colágeno se hace soluble y forma gelatinas que se quedan en la parte inmediatamente inferior a la superficie de la pieza. Las proteínas se desnaturalizan perdiendo capacidad de retención de agua (la carne encoge y se vuelve seca), se forma una costra más o menos porosa (la coagulación y la degradación de proteínas ayudan a su formación). Efectos sobre productos de panificación:

La estructura granular del almidón cambia, pasando a formar gelatinas. a / Calentamiento rápido. En el exterior se forma rápidamente una corteza impermeable, la cual ayuda a mantener la humedad del producto y protege a los saborizantes, aromatizantes y elementos nutritivos. Se forma un gradiente de humedades, seco en el exterior y húmedo en el interior. Al sacarlo del horno, la diferencia de humedades tiende a igualarse lo que da lugar a un reblandecimiento de la corteza (la calidad disminuye). Si la atmósfera está seca, el producto va a acabar totalmente duro y seco. b / Calentamiento lento. La corteza no se forma rápidamente, hay mayores pérdidas de agua interna, el producto es más seco en su interior. Se va a emplear vapor, disminuye la hidratación de la superficie, la corteza se mantiene elástica más tiempo, se expande mejor, se eliminan roturas en la masa: el producto queda más brillante, con corteza más fina y crujiente. Las reacciones de Maillard dan color dorado o si son a alta temperatura, tonos tostados por la caramelización de los azúcares. Se han identificado muchos compuestos aromáticos en el horneado que se combinan con los de la fermentación. El color final dependerá también del tiempo y temperatura aplicados, y de la cantidad y del tipo de azúcares. El valor nutritivo variará más en la superficie del producto, cuanto mayor sea la relación superficie/volumen, menos pérdidas se van a producir (y viceversa). Las vitaminas sufren pocas pérdidas, tan solo la vitamina C se ve especialmente afectada (después se le puede añadir como mejorante). Con pH > 7 se libera niacina. La tiamina se pierde en función del pH y de la temperatura de horneado (15% panadería, 50% pastelería – galletería).



TEMA 7:

45

TRATAMIENTOS POR FRIO, REFRIGERACION.

Un alimento se conserva con el frío porque se va a disminuir la velocidad de reacción de los procesos biológicos, enzimáticos, el metabolismo de los microorganismos, etc. El frío consigue alargar la vida útil de los alimentos durante un tiempo determinado. Este tiempo será función del frío aplicado y del tipo de alimento. Aun así, la prolongación de la vida útil por frío es menor (si la refrigeración se aplica como tratamiento único) que la que se conseguiría con los otros tratamientos térmicos. Podemos bajar la temperatura hasta valores próximos al punto de congelación, pero sin llegar a alcanzarlo (en el caso de congelación, sí que se supera este valor). En la refrigeración no se debe alcanzar el punto de congelación por la formación de cristales, ya que el proceso no es rápido y estos cristales son gruesos y dañan los tejidos.

Nota: aunque en la cámara haya valores de temperatura inferiores a los 0 ºC, eso no significa el producto esté congelado (hay sales en el agua del alimento, o bien el agua está asociada a algún elemento). Al descender la velocidad de reacción, también se consigue disminuir la aw. En la congelación es muy importante que haya muy bajas temperaturas y que no se rompa la cadena de frío. Refrigeración: Operación por la que se reduce la temperatura de un alimento hasta los -1 y 8 º C. Se emplea para disminuir la velocidad de reacción bioquímica y microbiológica, es decir, para aumentar la vida útil de los alimentos, tanto los frescos (verduras, carnes) como los elaborados (leche). Inconveniente: poseen un bajo tiempo de conservación. Ventaja: los cambios sobre los alimentos son mínimos. Al descongelar poseen una

calidad similar a los alimentos frescos. Es habitual combinar la refrigeración con otras técnicas de conservación que no sean demasiado drásticas. El suministro de alimentos refrigerados hasta el consumidor implica poseer una serie de elementos bastante sofisticados y bien refrigerados para mantener la cadena de frío: •

Almacenaje.

•

Transporte.

•

Mostrador de venta. www.ita.worldance.net


46

El proceso será tanto más complicado y problemático cuanto menor sea la vida útil de los productos. En cuanto a los alimentos preparados, muy susceptibles de deteriorarse (algunos productos cárnicos, pastas frescas...) es muy importante que las condiciones higiénicas se extremen. Los alimentos, en función de la temperatura de almacén, se dividen en: -

-1 / +1 ºC: carnes y pescados frescos, pescado ahumado, embutidos y carne picada.

-

0 /+5 ºC: carnes pasteurizadas y enlatadas, leche (fresca o pasterizada), productos lácteos (nata, yogures), ensaladas preparadas, verduras, sándwichs, pastas frescas.

-

0 /+8 ºC: carnes curadas, mantequillas, quesos curados y la mayor parte de frutas y verduras.

Existen algunos productos a los que si se les aplican ciertas temperaturas (3-10 ºC) se dañan por frío (quemaduras), se suele dar en frutas tropicales (piña, mangos...) Estos daños no son graves pero existen y alteran principalmente al aspecto de la fruta. Al disminuir la temperatura, los microorganismos detienen su crecimiento: retrasa su reproducción. Los organismos Sicrófilos son capaces de soportar bajas temperaturas continuando con su reproducción (5 / 15ºC). Sin embargo los Termófilos y los Mesófilos a esas temperaturas detienen su crecimiento. Aunque los sicrófilos son capaces de soportar las bajas temperaturas, y por tanto de afectar a los alimentos, tenemos la ventaja de que estos microorganismos no son patógenos. Como conclusión se puede decir que la refrigeración no evita totalmente el desarrollo de microorganismos pero consigue evitar el crecimiento de los que son patógenos. Su crecimiento va a variar de forma logarítmica con la temperatura, las tasas de respiración y de metabolismo disminuyen con la temperatura. FACTORES QUE AFECTAN A LOS ALIMENTOS.  En cuanto a Alimentos Frescos: 

Tipo de alimento.

Hay alimentos que tienen una mayor tendencia a degradarse que otros; suele ser función de la variedad del producto y de las condiciones de producción (en frutas y vegetales). También va a influir la parte de la planta empleada para fabricar el alimento (las partes que crecen más rápidamente son las que tienen mayores tasas metabólicas y por tanto las que tienen menor vida útil). www.ita.worldance.net




47

Estado de recogida del alimento.

En frutas y verduras, el estado de recogida es muy importante porque cuanto más maduro,

cuanto

más

dañado

externamente,

cuanto

más

contaminado

microbianamente y cuantos menos tratamientos antifúngicos se le hayan aplicado aun producto menos tiempo aguanta (menor vida útil),  

Temperatura de transporte y de venta. Humedad relativa de las cámaras refrigeradas.

Las cámaras industriales están preparadas para mantener la humedad relativa correcta, consiguiendo un óptimo mantenimiento de los productos, pero los frigoríficos domésticos no consiguen este objetivo resecando bastante los productos  En cuanto a Alimentos Preparados: 

Tipo de alimento.



Grado de inactivación enzimática del procesado.



Control higiénico del proceso.



Envase del producto.

 En cuanto a Productos Cárnicos: 

Los tejidos animales respiran de forma aerobia en cantidades muy bajas una vez el animal está muerto, la respiración que tienen mayoritariamente es anaerobia (transforman el glucógeno en ácido láctico), lo que da lugar a un descenso del pH y a la aparición del fenómeno del rigor mortis (rigidez en los tejidos) . Lo beneficioso de la refrigeración es la minoración de la tasa de respiración anaerobia y por tanto del rigor mortis.

EQUIPOS DE REFRIGERACIÓN. Son equipos mecánicos, suelen estar fabricados de cobre por su buena capacidad de transmisión térmica, y todos constan de las siguientes partes: a / Evaporador. b / Compresor. c / Condensador. d / Válvula de expansión. El funcionamiento de estos equipos se basa en un intercambio de fases que lleva aparejado una absorción o una emisión de calor.



48

El proceso de enfriamiento hace pasar al refrigerante (líquido) por el evaporador, el cual disminuye la presión por lo que pasa a gas absorbiendo calor del medio (éste se enfría). El refrigerante (gas) pasa por el compresor, donde la presión aumenta; el gas llega al condensador (la presión se sigue manteniendo alta) y allí el gas refrigerante pasa de nuevo a líquido, preparado para reiniciar el ciclo en el evaporador.

Propiedades de los Refrigerantes.  Bajo punto de vaporización, el cambio de estado se alcanza fácilmente. (a

temperatura baja)  Alto calor latente de vaporización, de esta manera el líquido necesita absorber

mucho calor para transformarse en gas y así genera mucho frío.  Debe tener alta densidad para que el compresor tenga el menor tamaño posible.  No debe ser tóxico, en caso de fugas.  No debe ser miscible con el aceite del compresor.  No debe ser inflamable.  No debe suponer un gran coste.

REFRIGERANTES MECÁNICOS. El medio refrigerador puede ser aire o agua. El aire, al igual que sucede en los hornos, se posa sobre los alimentos formando una pequeña capa aislante, por lo que en las cámaras existen ventiladores para forzar la convección y aumentar la transferencia de calor. Los vehículos refrigerados no sirven para el enfriamiento del producto que transportan, estos deben ir ya fríos ya que no suelen tener potencia suficiente para ello. Tan sólo pueden mantener la temperatura a la que llegan los productos. Para reducir costes en lugares donde hay varias cámaras, se puede establecer un punto central de generación de frío. Existe una técnica de generación de frío llamada Vacum Cooling (enfriamiento en vacío), se emplea para la mayor parte de los alimentos y sobre todo para los que tengan una gran superficie (las hojas de las verduras por ejemplo) el proceso consiste en disminuir la presión hasta los 0,5 Kpa (aproximadamente), a esta presión el agua se evapora de la superficie de los alimentos (suelen ir lavados previamente) gracias al calor www.ita.worldance.net


49

que roban de los mismos (de las hojas), quedando los productos enfriados. La relación que existe entre la disminución de la humedad y el descenso de la temperatura es de aproximadamente de 5 ºC por cada 1% de descenso de la humedad. Otra técnica de refrigeración, aunque no se emplea mucho, es la llamada Hidrocooling (Inmersión en agua fría). El producto se enfría y se lava. El motivo de que no se emplee mucho son los efectos secundarios ya que el producto sale mojado y hay que secarlo, bien con calor (no sería practico haber realizado el enfriamiento), bien por centrifugación (se pueden producir daños en el producto por golpeo). Para productos semisólidos (mantequillas, margarinas...) se enfrían por medio del contacto con superficies metálicas frías.

SISTEMAS CRIOGÉNICOS. Un líquido criogénico es un refrigerante, es decir, aporta frío por medio de cambios de fase (producido por la absorción de calor); es un sistema similar a los procesos vistos antes pero con mucha mayor capacidad de enfriamiento. Este enfriamiento se produce por dos motivos principales: el cambio de fase y el equilibrio de temperatura al que tienden el producto y el refrigerante. Los fluidos empleados para la criogenización son: -

CO2 (l), el cual pasa a estado gaseoso a – 78 ºC.

-

CO2 (s), el cual se sublima a estado gaseoso a – 78 ºC.

-

N2 (l), el cual pasa a estado gaseoso a – 196 ºC.

El enfriamiento debido al equilibrio de temperatura en estos elementos es el siguiente: -

CO2 (l), supone el 13% del enfriamiento total.

-

CO2 (s), supone el 15% del enfriamiento total.

-

N2 (l), supone el 52% del enfriamiento total.

El CO2 tiene el inconveniente de la toxicidad ambiental que produce; el N 2 también, aunque sólo en algunos casos. La forma de actuar de estos refrigerantes es similar: se inyectan en el aire en forma finamente pulverizada, lo que ayuda a una rápida sublimación a gas y por tanto un enfriamiento rápido sin deshidratación. Si se aplica un exceso de CO2 (s) se forma nieve, la cual también sigue actuando sobre el producto. Este fenómeno se puede aprovechar para disminuir los costes del transporte ya que podemos emplear un vehículo aislado en vez de uno frigorífico. Ahorramos en potencia refrigeradora y en espacio.



50

Otro de los empleos que podemos darle a la nieve criogénica es la refrigeración de los procesos de fabricación de embutidos, ya que cada transformación aplicada a la carne supone un calentamiento. Hay un proceso, caro y que se emplea muy poco, llamado Molienda Criogénica, que elimina el polvo de CO2. En alimentos multicapa se emplea para enfriar una capa antes de superponer la siguiente, esto permite que las capas no se mezclen aunque trabajemos en periodos cortos (si esperásemos a que se enfriaran por si solas los tiempos de fabricación serían excesivos, disminuyendo el rendimiento del trabajo). Con todo, el empleo mayoritario que le podemos dar a la criogenia es la congelación.

EFECTOS SOBRE LOS ALIMENTOS. I.-

Cambios mínimos en sus propiedades (evita los cambios o los retarda). Es un proceso recomendable para grasas, aceites.

II.-

El sabor permanece igual.

III.-

No hay cambios de color, salvo en determinados productos(frutas tropicales), muy sensibles que van a sufrir quemaduras por el frío.

IV.-

El cambio más acusado es la textura, se endurecen los productos, se solidifican.

V.-

Los olores se van a mezclar sólo en el caso de que alimentos con capacidad de emisión estén próximos a alimentos con capacidad de absorción de olores. Por lo general esto no ocurre en la industria aunque sí puede suceder a escala doméstica.

VI.-

Pueden existir pérdidas de vitaminas hidrosolubles cuando lavamos las verduras (previo al refrigerado), siendo las más sensibles la vitamina C (en vegetales), y la vitamina B(en animales). También puede haber pérdidas de vitamina B si se realiza un cocido previo.

De todo el proceso de refrigeración, la parte más importante para mantener la calidad del producto es no romper la cadena de frío, desde el fabricante pasando por el transporte y llegando hasta el consumidor.



TEMA 8:

51

CONGELACIÓN.

Esta es una técnica reciente (en los países cálidos), es similar a la refrigeración pero mucho más acentuada. Es una técnica costosa (aplicable sólo en países desarrollados). Si se hace bien cambia muy poco las características y aumenta mucho la vida útil del producto, mucho más que la refrigeración. Este enfriamiento va más allá del punto de congelación del producto (no sólo del agua que contiene). En este proceso, la mayor parte del producto está en estado sólido. En teoría deberían alcanzarse los -50,-60 ºC pero, debido a los altísimos costes que supondría industrialmente, “sólo” se llega a los -20, -30 ºC, en los que el producto se congela por completo en un 90% y las diferencias con el 100% son escasas. Hay que señalar que para que los productos alcancen esas temperaturas rápidamente, las cámaras de congelación deben estar algo más frías (-40ºC aproximadamente). Todos los congelados poseen una temperatura de equilibrio, de unos -18ºC, y es la temperatura que tiene toda la masa del producto después de la estabilización térmica en condiciones adiabáticas. Se dice que un alimento está sobrecongelado cuando en el centro térmico de la pieza se alcanza la temperatura de equilibrio. La congelación ayuda a detener el deterioro porque el agua disminuye su actividad casi por completo. En el poco agua que queda sin congelar existe tal concentración de solutos que es casi imposible desarrollar alguna actividad metabólica. Este efecto se ve acentuado si además le hemos dado algún tratamiento térmico. Algunos productos frescos siguen respirando y generando un cierto calor que habrá que eliminar. Una vez alcanzado el punto de congelación, hay que eliminar el calor latente de cristalización para disminuir la formación de cristales de hielo. La presencia de grasas y de otros alimentos va a permitir que se solidifiquen a una temperatura mayor que el agua. Los cristales de hielo se van a formar a temperaturas algo más bajas que las normales si fuese agua pura, dependiendo de la composición del producto, así será la temperatura de congelación. -

Carne : -1 ºC.

-

Verduras: -1,5 – -2,7 ºC.

-

Frutos Secos: -7ºC. www.ita.worldance.net


52

FORMACIÓN DE LOS CRISTALES DE HIELO. Los cristales de hielo son una fase sólida organizada que se forma a partir de una solución, de un líquido puro o un vapor. En los alimentos vamos a tener generalmente una solución. Este proceso tiene 2 fases: -

Nucleación: formación del núcleo de hielo por una combinación de moléculas en una partícula más ordenada y de tamaño suficiente como para dar lugar a un cristal.

-

Crecimiento de los cristales: alrededor del núcleo, esta agregación puede ser homogénea o heterogénea. La homogénea tiene lugar en sistemas puros (no se da en alimentos), requiere enfriamientos fuertes; la heterogénea se produce cuando hay cuerpos extraños que facilitan la formación de núcleos (nucleantes) disminuyendo la energía necesaria para que la nucleación se produzca, cuanto menor sea la temperatura, mayor número de cristales se formarán..

En algunos alimentos la nucleación y la cristalización pueden ser simultáneos aunque normalmente es posible controlar la proporción Núcleos/Crecimiento. Los cristales, si entran en contacto, tenderán a unirse y a aumentar de tamaño por la agregación de moléculas al núcleo debido a que necesitan mucha menor energía que para la simple formación de núcleos. La nucleación se consigue a temperaturas mucho menores que el crecimiento (para esto, basta con temperaturas cercanas al punto de congelación), a pesar de ello se recomienda trabajar a las temperaturas más bajas posibles. El tamaño de los cristales será inversamente proporcional al número de cristales. El hielo ocupa más volumen que el agua líquida (aproximadamente un 9% mayor) luego al congelar los alimentos se hinchan, aunque el valor de la expansión también es función de las características del alimento (contenido húmedo, disposición celular, concentración de solutos, temperatura de congelación del producto): a mayor cantidad de agua, mayor expansión; los vegetales tienen espacios y huecos intercelulares que son ocupados por el agua y el hielo al expandirse por lo que el incremento de volumen no se nota; a mayor concentración de solutos los puntos de congelación se hacen más bajos y haciendo que la expansión se reduzca o se dificulte. En cuanto a la temperatura de congelación del alimento, la transferencia de calor se hace desde el alimento hacia el exterior (la transferencia de frío se hace desde el exterior hacia el alimento), esta trasferencia depende de: -

Conductividad térmica del alimento: cuanto mayor sea, mayor será la rapidez de congelación. (K)



-

53

Área de intercambio calórico: cuanto mayor sea, mayor será la rapidez de congelación. (A)

-

Distancia que tenga que recorrer el frío hasta el núcleo del alimento. (⊇X)

-

Diferencias de temperatura entre el medio y el producto. (⊇T)

-

Efecto aislante de la capa límite situada alrededor del producto, es estacionaria (se debe reducir al mínimo)

EQUIPOS DE CONGELACION Van a existir congeladores mecánicos - en los que hay cambio de fase de forma continua -, y los criogénicos (idénticos a los vistos en refrigeración). Los primeros usan aire frío o superficies frías las cuales roban calor al producto, los segundos emplean líquidos criogénicos ( CO2, N2, Freón líquido). Para elegir un sistema u otro hay que preguntarse varias cosas: ¿Cuál es la velocidad de congelación que se necesita? Si esta necesidad es grande emplearemos los criogénicos o los mecánicos más efectivos. ¿Cuál es la forma y tamaño del producto, o del envase en el que se encuentra? Algunas formas no se adaptan a algunos sistemas (productos gruesos o rugosos en el intercambiadores de placas) Otra cosa que nos puede interesar es :¿El proceso es continuo o discontinuo?, solo hay algunos sistemas que admiten aplicación a procesos continuos, la mayoría son para procesos continuos. Por último deberemos saber el precio, tanto del aparato como el coste de mantenimiento y funcionamiento.

CONGELADORES MECÁNICOS. 

Congeladores Con Aire Frío.

Son los más antiguos y sencillos. 

Congeladores de cajón o armario.

El alimento se congela porque está en contacto con algo frío, por convección natural. Normalmente no se emplean en industrias porque la velocidad de congelación es muy baja, lo que le convierte en un sistema caro (hay que mantener el alimento mucho tiempo para que llegue a congelarse), su lentitud también afecta a la calidad del producto. Se usan para congelar (canales de carne) y endurecer helados, y no para



54

conservar alimentos ya congelados. Algunos tienen congeladores para mantener la temperatura. 

Congeladores de aire forzado o túneles de congelación.

El producto pasa a través de un chorro de aire por convección forzada, este aire se encuentra a unos -30 ºC y circula a unos 5-6 m/s. Con esta velocidad se reduce el grosor de la capa límite y aumenta el coeficiente de transmisión del calor. Nos interesará una velocidad alta. Hay alimentos sensibles que se pueden dañar. Estos sistemas se pueden emplear para trabajar en continuo o discontinuo. -

En continuo existen vagonetas o cintas sinfín apiladas que transportan el producto a través de un túnel aislante donde se produce la congelación. También hay túneles de múltiples etapas en los que el alimento va cayendo de cinta en cinta evitando aglomeraciones y consigue disminuir progresivamente el grosor de la capa límite. En general, el número de etapas es impar para que entre por uno de los lados y salga por el otro. Nº Par De Cintas

Nº Impar De Cintas

-

En discontinuo, los alimentos se disponen de tal manera que ocupen bien el espacio (en armarios o bandejas apiladas, hay que intentar que al congelar estén llenos para evitar que el aire circule por los huecos, se pierde energía, y para que las condiciones de congelación sean las mismas en toda la partida que se está congelando.

Son más compactos que los de cajón, lo que supone un ahorro de espacio de aproximadamente del 20 % y una reducción de las pérdidas caloríficas del 30 %. El tratamiento es más homogéneo, son equipos relativamente más baratos aunque tienen mayor precio. Son equipos muy adaptables a diversos procesos. Existe peligro para los alimentos que no vayan envasados ya que el aire frío puede producir quemaduras y oxidaciones; el aire frío roba humedad del alimento lo que



55

produce una pérdida de peso y el agua pasa al evaporador del sistema congelándose y formando escarcha: hay que descongelar el congelador periódicamente para eliminarla. 

Congeladores De Cinta Sinfín.

Son iguales a los del aire forzado pero algo modificados: también hay chorros de aire frío dirigidos hacia el producto pero en este caso, en vez de emplear cintas rectas, con varias etapas o en varios pisos lo que se hace es colocar una cinta en espiral. Ventajas: ocupan menos espacio, tienen mayor capacidad de congelación, la carga y descarga es automática. Son equipos muy flexibles (se emplean para pizzas, pollo en porciones, pescado, pastelería...) Requieren poco mantenimiento. 

Congeladores De Lecho Fluidizado.

Es otra variante de los congeladores de túnel de congelación. En estos, el chorro de aire se encuentra a –25, -35 ºC, se mueve con una velocidad de 2-5 m/s y atraviesa una capa de productos de unos 10 - 20 cm. El producto se conduce por una bandeja o malla perforada y por donde se inyecta, desde abajo, el chorro de aire: el producto se fluidiza, “flota” sobre la corriente de aire. El producto típico que se somete a este proceso son los guisantes. Este proceso se puede realizar en dos fases cuando existe una tendencia a que el producto forme agregados (frutas troceadas), ya que al secarse su superficie esa tendencia desaparece. Las fases son: 1. Congelación de la parte externa: se realiza de forma rápida e intensa. 2. Congelación de la parte interna: se realiza de forma menos drástica y más lenta. La velocidad del aire será función de la forma y el tamaño de la pieza o del producto. Ventajas: El coeficiente de transmisión del calor es más alto, lo que disminuye el

tiempo de congelación y da lugar a una mayor capacidad de trabajo. Deshidratan menos el producto y por tanto no es necesario una descongelación muy periódica. Inconvenientes: Es más caro que otros sistemas, no se puede aplicar a todo tipo de

productos (solo a aquellos que tenga capacidad de “flotar” sobre la corriente de aire: guisantes, fresas, gambas, maíz, patatas prefritas...



56

Para filetes de pescado, hamburguesas... productos “grandes” y “pesados”, se emplean otro tipo de instalaciones; en ellas el producto no se llega a fluidificar, “flotar”, con el aire frío. A este sistema se le llama Trought Flow Freezer (Congeladores de flujo Transversal). 

Congelación Por Inmersión.

Una vez envasado, el alimento, se traslada por una cinta sinfín (normalmente de malla) y atraviesa por un baño preenfriado (no de agua, porque estaría congelada), el baño puede ser una salmuera, una solución de CaCl, propilenglicol o glicerina. A diferencia de la congelación criogénica, el líquido refrigerante no cambia de estado, el cambio se produce de manera más lenta y menos drástica. Comparadas con las criogénicas, son instalaciones relativamente baratas. Sus transferencias de calor son más elevadas. Este sistema se emplea para canales de pollo congeladas en envolturas de plástico, zumos de fruta en tetrabrick o en cartón laminado. 

Congeladores De Superficies Frías.

Son los que el producto se congela por contacto con superficies frías, la transferencia de calor se hace por conducción. Tipos: 

Congeladores de Placas.

Poseen una serie de placas en horizontal o en vertical (existen las dos posibilidades), las cuales están huecas y por donde circula el líquido refrigerador que enfría las placas. Pueden funcionar en discontinuo o en semicontinuo (es muy difícil que lo hagan en continuo por la misma forma de realizar la congelación). El proceso se lleva a cabo situando encima de una serie de placas refrigeradoras una capa de producto, después desciende, por un sistema hidráulico, el resto de placas sobre ella realizando además una pequeña función de compresión que facilita la transmisión del calor.



57

Los productos que mejor se va a adaptar a estos sistemas de congelación serán los finos y uniformes, y los que peor los productos de forma irregular, los redondeados y los gruesos. Ventajas:

Son baratos en su funcionamiento, requieren poco espacio, descongelan poco el producto, su coeficiente de transmisión del calor es mayor que el que hay con el sistema de chorro de aire o el de cajón, es similar al del lecho fluidizado Inconvenientes: La inversión inicial resulta cara y no es un equipo flexible, con capacidad de adaptarse a otros procesos, su empleo se restringe a productos muy concretos. 

Congeladores de Superficies Rascadas.

Su funcionamiento es similar al que se vio en los intercambiadores tubulares de superficie rascada (ver página 26), pero en este caso el líquido es refrigerante. No se podrá emplear más que para alimentos líquidos o semisólidos que no se solidifiquen al congelarse. Su uso está enfocado principalmente a la fabricación de helados, la masa del helado no se endurece del todo al congelarse (es el inicio de la congelación, el bloque de helado se forma finalmente en congeladores de tipo cajón), y se le adiciona a la masa el aire que posteriormente le proporciona su cremosidad. El líquido refrigerante es NH3, salmuera o un líquido fluorocarbonado. Las temperaturas de congelación no son tan bajas como en otros procesos (-4, -5 ºC).

CONGELADORES CRIOGÉNICOS. Se caracterizan porque el refrigerante cambia de estado (de sólido o líquido pasa a gas) por medio del calor proporcionado por el producto. El líquido debe entrar en contacto con el producto. Los refrigerantes más empleados son CO2 (s), CO2 (l), N2 (l) y el Freón 12 (g), un diclofluorocarbono. Este último es el más barato, produce al alimento un menor choque térmico y por ello los productos más sensibles a la congelación se adaptan mejor, sin embargo y debido a razones ambientales se emplea cada vez menos. Estos refrigerantes, al estar en contacto con los productos van a dejar residuos, los cuales están limitados por normativas legales. El CO2 tiene menor entalpía que el N2 y su punto de vaporización es más bajo.



58

El 48% del efecto congelador del N2 es debido al cambio de estado (el 52% restante se debe al calentamiento del gas al absorber calor del alimento). En cuanto al CO2, el 85% de su capacidad congeladora es debida al cambio de estado. El CO2 es bacteriostático (elimina bacterias) pero también es algo tóxico para las personas en lugares cerrados. Su consumo es más elevado – en Europa y en EE.UU.que el de N2 , tiene menores pérdidas en el almacenaje. La elección entre uno u otro será función de del producto, el costo de consumo de congelante y de los costes de instalación. Ventajas sobre el resto de sistemas:

Suelen ser equipos en continuo, son relativamente simples y tienen un menor coste de instalación. Las pérdidas son menores, la congelación es mucho más rápida y un producto cuanto más rápidamente haya sido congelado (si no sufre de choque térmico) conservará mejor sus características. Un sistema mecánico tarda un tiempo en alcanzar el estado estacionario, con la temperatura adecuada, sin embargo, en los sistemas criogénicos el proceso de congelación se inicia de inmediato, lo que supone un ahorro de tiempo, de energía y de dinero. Uno de los pocos inconvenientes es el precio del refrigerante (es caro); hay algunos productos que no soportan bien el choque de temperaturas por lo que habrá que estudiar cada uno particularmente. Deposito de refrigerante líquido Refrigerante pulverizado

     

Línea de retorno.

Deposito de recirculación.

La congelación criogénica también se puede emplear para realizar una congelación superficial de la carne (permite cortarla fácilmente en rodajas) y de los helados (para las coberturas de chocolate caliente, se le da un tratamiento fuerte pero muy corto).



59

EFECTOS DE LA CONGELACIÓN SOBRE LOS ALIMENTOS. Estos efectos son prácticamente despreciables, aunque si se realiza algún tratamiento previo será ese tratamiento el que dañe al producto. Sabores, colores y olores no se ven afectados aunque si los periodos de tiempo de congelación son excesivos pueden existir pérdidas. El mayor inconveniente es la formación de cristales de hielo gruesos al congelarse el agua. Las emulsiones pueden desnaturalizarse, precipitan las proteínas, este es el motivo de que no se fabrique leche congelada. En cuanto a productos de panificación, es preferible una congelación rápida, se emplean sistemas de alta potencia de congelación.

En tejidos animales: Son más flexibles que los vegetales (su estructura es más fibrosa y es más difícil que se rompan al congelarse), los cristales de hielo al crecer es más fácil que dañen la estructura celular y alteren la textura. Al congelar lentamente, los cristales que se sitúan en los espacios intercelulares crecen deformando y rompiendo las paredes celulares, en esa zona hay una presión de vapor inferior que en el interior de las células por lo que el citoplasma (agua principalmente) tiende a salir (dejando una alta concentración de solutos en el interior), y se congela sobre el núcleo de los cristales de hielo, de esta manera crecen los cristales y las células se deshidratan quedando dañadas irreversiblemente. El daño producido es función del tamaño del cristal, es decir, del tiempo y/o las temperaturas aplicadas. El que la carne se vea afectada en mayor o menor medida por los cristales de hielo será debido a la calidad de la carne, la capacidad de adaptación del producto a la congelación y a los tratamientos térmicos previos. Una congelación rápida da lugar a más cristales pero estos son de mucho menor tamaño, por lo que al estar los espacios intercelulares y en el interior de la célula, el daño físico causado es menor. No hay deshidratación porque no hay grandes gradientes de presión de vapor, los cambios de textura serán mucho menores que en la congelación lenta. El almacén del producto ya congelado también puede afectarle, cuanto menor sea la temperatura de congelación, menor es la reproducción de microbios y su metabolismo (prácticamente estos se detienen por completo), aunque con estos tratamientos no



60

conseguimos desnaturalizar las enzimas. El efecto sobre los microorganismos no está claro y hay que estudiar las características de resistencia para cada uno. Las células vegetativas de levaduras, mohos y bacterias (Gram – ) sí se destruyen por la congelación; las Gram + y las esporas de los mohos aguantan algo más el frío; las

esporas de las bacterias son totalmente inmunes al frío, debido a esto es normal aplicar tratamientos previos para reducir en gran medida el número de microorganismos contaminantes. Las frutas tienen un procesado previo distinto al del escaldado, se las acidifica, se las trata con SO2 (cada vez menos) o se elimina el aire del producto. Los mayores cambios que se producen en el almacén son aquellos se ocasionan es aquellos productos que se han congelado lentamente o que no se les ha aplicado tratamiento previo.

En tejidos vegetales: Se van a producir degradaciones de pigmentos (la clorofila, verde, puede pasar a feofitina, marrón). Soluciones muy concentradas alteran el pH cambiando el color de algunos antocianos. Las pérdidas de vitaminas también se pueden llegar a producir, sobre todo de hidrosolubles (vitamina C, ácido pantotéico). Existe una relación entre la pérdida de vitaminas y el aumento de la temperatura de congelación: por cada aumento de 10 ºC de la temperatura en el congelador, las pérdidas de vitaminas aumentan entre 60 y 70 veces. Las oxidaciones de lípidos se producen pero de forma muy lenta, la temperatura ronda los - 18 ºC. Suelen estar catalizadas por la presencia de metales, de luz o de enzimas. En las degradaciones, se van a producir todas aquellas reacciones que normalmente tendrían lugar por existir enzimas, (no las hemos eliminado) aunque de manera muy lenta. El tiempo máximo de conservación en la congelación va a ir directamente relacionado con la textura, el color, la calidad nutritiva... RECRISTALIZACIÓN.

La recristalización consiste en todos aquellos cambios, principalmente físicos, que se producen en los cristales de hielo, va a afectar a la forma, tamaño, orientación...



61

fundamentalmente esta causado por pérdidas de calor en alimentos congelados. Hay tres tipos de recristalización: 1- Recristalización Isomásica. La masa de hielo permanece constante, el cambio se va a producir en la forma de la estructura interna del hielo, de tal manera que la relación Superficie/Volumen se va a reducir. 2- Recristalización Creciente. Este cambio se produce por estar en contacto varios cristales, se unen y dan lugar a un único cristal; el número de cristales se va a reducir pero aumenta el tamaño de los que quedan. 3- Recristalización Migratoria Se va a formar un cristal de gran tamaño a costa de otros más pequeños, la diferencia con el anterior está en que son los más pequeños los que se van aproximando al mayor Al crecer rompen las paredes celulares, aumenta la presión de vapor en el interior (aun queda agua líquida), en el exterior la presión es más baja y tiende a equilibrarse extrayendo agua de las células dando como resultado una fuerte deshidratación. De todos estos efectos, el más perjudicial es el de la Recristalización Migratoria, por el aumento del tamaño de los cristales de hielo y el daño que esto produce sobre las células. La causa de esta recristalización se encuentra en las fluctuaciones de temperatura en el almacenamiento. Para reducir estas variaciones, las cámaras poseen diversos sistemas de aislamiento del exterior (cortinas de plástico grueso en las entradas al almacén). Una vez cerrada la cámara, la temperatura vuelve a descender y el vapor de agua es captado los cristales ya existentes (no se forman núcleos nuevos) Los almacenes y cámaras suele existir una humedad relativa muy baja debido a que es absorbida del aire por el evaporador; la atmósfera que rodea a los alimentos va a estar muy reseca y para compensarlo, toma a su vez humedad del alimento quedando este deshidratado en su parte superficial de forma más o menos importante: es el fenómeno conocido como quemadura por frío. En estas zonas, el color que toma la superficie quemada es de color blanquecino o claro. Este color se debe a un efecto óptico provocado por los huecos vacíos que dejan los cristales de hielo al evaporarse: la luz tiene diferente comportamiento en esas zonas, comparándolo con las zonas adyacentes.


Apuntes Tecnologia de Los Alimentos(2)

Recommend Documents