UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMETAL EXPERIMETAL DE LOS LLANOS OCCIDENTALES OCCIDENTALES “EZEQUIEL ZAMORA” UNELLEZ- BARINAS PROGRAMA: CIENCIAS DEL AGRO AGRO Y DEL MAR SUBPROGRAMA: INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL SUBPROYECTO: AGROINDUSTRIA VEGETAL I
Campo E!"#$%&#o P'!a($) *) A!$a I($)(&*a* +CEPAI,
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BAC0ILLERES: A%)(a1 Sa(*%a M)%#23(1 R'4"( R&5)%a1 Ma%6a So$o1 M&7')! V)7a1 Pao!a S)##&8(: D9
R)'m)(. La tecnología de conservación de alimentos se ha basado, tradicionalmente, en el uso de procesos térmicos para el control microbiano. Dichos procesos son altamente eficientes en cuanto a inactivación de microorganismos pero causan, en mayor o menor grado, daños irreversibles en la calidad de los productos obtenidos. Los campos eléctricos pulsantes de alta intensidad (C!"#$, han mostrado eficiencia en términos de control microbiano y se afirma %ue pueden conservar pr&cticamente inalterables los atributos sensoriales como color, sabor y aroma de los alimentos. La conservación de atributos sensoriales, 'unto con una garantía de inocuidad, es un tema de gran relevancia para productos como los 'ugos frutales.
Í(*&#). R)'m)(........................................................................................................................... I($%o*'##&8(..................................................................................................................... Co($)(&*o: Campos eléctricos pulsantes de alta intensidad (C!"#$............................................ !rincipio de ingeniería................................................................................................. +enta'as, desventa'as y limitaciones............................................................................
Calidad nutricional............................................................................................ "plicaciones...................................................................................................... Diagrama de flu'o de producto sometido a C!"#........................................... Costo económico.............................................................................................. Co(#!'&8(........................................................................................................................ B&4!&o7%a=6a.......................................................................................................................
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I($%o*'##&8( 2uevas perspectivas se est&n abriendo camino en torno a la industria alimentaria, tanto a nivel tecnológico como social. La influencia de las religiones en la conducta alimentaria es un hecho de especial relevancia. sta influencia lleva a la e3istencia de estrictas normas %ue afectan al tipo de alimentos aptos para ser consumidos, formas de obtención y elaboración de los alimentos y me4clas de los mismos. !or otra parte, otro nuevo campo en la industria alimentaria son las nuevas tecnologías como altas presiones y campos eléctricos pulsantes de alta intensidad aplicados en los alimentos para poder incrementar los períodos de conservación de los mismos, minimi4ando las modificaciones de las características organolépticas %ue se producen en los tratamientos de conservación y esterili4ación tradicionales. l tratamiento por campos eléctricos pulsantes de alta intensidad (C!"#$ es un método no térmico, el cual se basa en la aplicación de muy altos volta'es a los alimentos por muy corto tiempo (del orden de microsegundos$. 5eneralmente se emplean intensidades de 61 a 1 7+8cm. Los C!"# pueden ocasionar electroporación, %ue es la permeabili4ación reversible de las membranas celulares y de los organelos. La aplicación de los pulsos es una nueva tecnología %ue busca la inactivación de microorganismos y en4imas en alimentos frescos o preparados. l efecto letal de los pulsos eléctricos est& determinado, de acuerdo a diversos estudios, por la intensidad del campo eléctrico, la duración del pulso, el tiempo del tratamiento y el n9mero de pulsos aplicados.
CAMPOS EL>CTRICOS PULSANTES DE ALTA INTENSIDAD +CEPAI, Los campos eléctricos pulsantes de alta intensidad (C!"#$ constituyen una de las tecnologías m&s prometedoras para la conservación de los alimentos. La pasteuri4ación con C!"# involucra la utili4ación de pulsos eléctricos de alto volta'e en el alimento colocado entre dos electrodos. l tratamiento se reali4a a temperatura ambiente o por deba'o de ésta, en milésimas de segundos, y las pérdidas de energía por calor son minimi4adas. sta tecnología es considerada superior al tratamiento térmico convencional, debido a %ue reduce grandemente los cambios %ue ocurren en las propiedades sensoriales (sabor, color$, y físicas (te3tura, viscosidad$ de los alimentos (:uass, 0//-$. "dem&s de conservar los atributos sensoriales de los alimentos, los C!"# no introducen cambios %uímicos significativos en ellos y puede %ue no sean considerados como aditivo alimentario. !or el contrario, es una tecnología efectiva, segura y limpia. Los aspectos m&s importantes de esta tecnología son la generación de campos eléctricos pulsantes de alta intensidad, el diseño de c&maras para el tratamiento del alimento, de tal manera %ue éste reciba un tratamiento uniforme con un mínimo incremento de la temperatura, y el buen diseño de electrodos para minimi4ar la electrólisis. !ara generar los campos eléctricos de alta intensidad se utili4a un banco de condensadores conteniendo m&s de un condensador. 5ran cantidad de esta energía se almacena en los condensadores mediante la carga de una fuente eléctrica de corriente alterna, el volta'e es entonces suministrado en forma de pulsos en la medida %ue el condensador es descargado (;hang y col., 0//*$. La aplicación de los C!"# est& restringida a a%uellos productos alimenticios %ue puedan soportar campos eléctricos de alta intensidad. La constante dieléctrica del alimento est& estrechamente relacionada con su estructura física y su composición %uímica. Los lí%uidos homogéneos de ba'a conductividad eléctrica proporcionan las condiciones ideales para el tratamiento continuo con C!"#. Los alimentos sólidos también pueden ser procesados con C!"# en operaciones por lotes, siempre y cuando se evite la ruptura dieléctrica en el alimento. Las burbu'as de aire en el fluido alimentario deben ser eliminadas cuando se usa este método, ya %ue, como soportan campos eléctricos de alta intensidad, causan arcos eléctricos, %ue pueden dar lugar a daños en la c&mara y en los electrodos. n general, esta tecnología no es recomendable para el tratamiento de alimentos sólidos %ue retengan burbu'as de aire al ser colocados en la c&mara de tratamiento.
PRINCIPIO DE INGENIERÍA Los fundamentos de esta técnica se basan en la propiedad %ue tienen los alimentos fluidos de ser muy buenos conductores eléctricos, debido a las altas concentraciones de iones %ue contienen y a su capacidad de transportar cargas eléctricas. Los C!"# se basan en colocar el producto entre un set de electrodos %ue envuelven una c&mara de tratamiento, cuando se introduce el alimento se le suministran pulsos eléctricos de elevado volta'e.
l tratamiento puede ser reali4ado a temperatura ambiente o de refrigeración y los tiempos de aplicación de las descargas se encuentran en el orden de los microsegundos. La fuer4a del campo eléctrico depende de la diferencia de potencial de los electrodos los cuales se encuentran en el rango de 0=0117+8cm. l campo eléctrico es producido acumulando energía en un banco de condensadores y descarg&ndolo s9bitamente, con frecuencias entre 0=011>4 en uno de los electrodos, el segundo electrodo est& conectado a tierra lo %ue garanti4a la diferencia de potencial adecuada l mecanismo de acción se basa en la destrucción de la pared celular cuando se aplica una intensidad de campo eléctrico, debido a la diferencia de potencial entre ambos lados de la membrana. Cuando esta diferencia de potencial (potencial transmembrana$ alcan4a un valor crítico se da la electroporación, formación de poros en la pared celular %ue trae como consecuencias perdida de su integridad, incremento de la permeabilidad y destrucción de la célula. l potencial transmembrana depende de cada microorganismo, así como del medio en %ue los microorganismos est&n presentes
VENTA?AS Las propiedades ?ísicas y :uímicas de los alimentos no son alteradas. Las propiedades organolépticas de los alimentos no son modificados. l procedimiento tiene una eficacia energética mucho mayor %ue los procedimientos térmicos. • • •
DESVENTA?AS Y LIMITACIONES !oca disponibilidad de unidades comerciales solo e3isten dos productores de e%uipos (!ure !ulse @echnologies #nc. A @homson=C?B$. ?alta de recursos para medir con precisión la distribución del tratamiento. 2o se puede utili4ar como método 9nico hay %ue combinarlo con técnicas %ue incremente la inactivación de esporas. •
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!resencia de burbu'as de aire en la c&mara problemas operativos y de seguridad "plicación limitada productos con conductividad elevada, re%uieren mucha energía. Las esporas est&n resultando ser muy resistentes al tratamiento. @amaño de partículas del alimento tamaño m&3imo inferior al espacio de la 4ona de tratamiento. ?alta de precisión para medir la distribución del tratamiento. "9n se conoce poco el efecto de los C!"# sobre los diversos componentes de los alimentos.
LIMITACIONES MICROBIOLOGICAS 5eneralmente, las bacterias 5ram positivas son m&s resistentes, lo %ue inicialmente siempre se ha considerado como algo negativo, y especialmente las esporas de bacterias, %ue se muestran habitualmente como altamente resistentes. stos datos no son especialmente buenos, sobre todo si tenemos en cuenta %ue son tratamientos %ue han salido al mercado con el interés de sustituir el calor, sin provocar modificaciones en los alimentos. 2o obstante, es posible aplicarlo a alimentos %ue no re%uieran tratamientos especialmente intensos y en los %ue la microbiota 5ram positiva sea la dominante, como por e'emplo la mayoría de los alimentos fermentados, como %uesos, yogures, embutidos y productos c&rnicos CALIDAD NUTRICIONAL En aspecto importante a tener en cuenta en la conservación de alimentos, debido a la e3igencia de los consumidores de alimentos lo m&s parecido a los naturales y %ue tengan un alto poder nutritivo, es el estudio del efecto de las tecnologías de conservación sobre los nutrientes del alimento. Los estudios reali4ados hasta el momento han mostrado la valide4 de esta tecnología desde el punto de vista de preservar los componentes nutricionales en mayor medida %ue las tecnologías de conservación de alimentos basados en el calor. !rincipalmente se han reali4ado estudios en leche y 4umos de frutas, cuantificando principalmente el efecto de los C!"# en vitaminas, carotenoides, proteínas y actividad antio3idante (Farsotti y col. 6116G Fendicho y col. 6116bG vrendile7, 6111G Heantet y col. 0///G Aeom y col. 6111bG ;ulueta y col., 6101 a y b$ y recientemente se han llevado a cabo estudios del efecto de la tecnología en &cidos grasos e isoflavonas en bebidas derivadas de la so'a (Iorales de la !ena y col., 6101G Iorales de la !ena y col., 6100$
APLICACIONES " pesar de %ue la principal aplicación de esta tecnología es el alargamiento de la vida 9til de los alimentos, e3isten otras aplicaciones prometedoras para esta técnica. ntre las aplicaciones para las %ue ha sido estudiada esta técnica se encuentra • • •
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!asteuri4ación de 'ugos de frutas y huevos lí%uidos. Ie'oras de procesos de marinado y sala4onado. Ie'ora de calidad de los mostos, al reducir el tiempo de maceración e incrementar el color de los vinos. 3tracción de colorantes alimentarios.
s importante mencionar %ue algunos e%uipos utili4ados para esta técnica ya han recibido aprobación por la ?D" y ya se encuentran en el mercado estadounidense para la producción de 4umos frescos.
l desarrollo de esta técnica encaminada a incrementar y me'orar los procesos de conservación de los alimentos permitir& el desarrollo de nuevos alimentos y permitir&n %ue los alimentos frescos posean una mayor vida comercial y un me'or valor nutritivoG :ue son los re%uerimientos %ue m&s demandan los consumidores alrededor del mundo
DIAGRAMA DE LU?O DE PRODUCTO SOMETIDO A CEPAI l proceso de elaboración del 4umo de naran'a comercial se compone de las siguientes fases Campo Jecepción Limpie4a, selección y clasificación 3tracción y tami4ado Centrifugación
3tracción de aceites, aromas y pectinas
Ie4cla y corrección Desaireado !asteuri4ación
"plicación del C!"#
nvasado "lmacenamiento Distribución y venta
COSTO ECONOMICO En factor fundamental en la implantación de cual%uier nueva tecnología es el gasto económico. Debido a %ue es una tecnología emergente, el coste de los e%uipos es elevado. Hin y ;hang 6116 estimaron un coste de producción de 4umo de naran'a procesado por C!"# durante el periodo de amorti4ación del e%uipo de 1,1- K8L frente a los 1.1)- K8L de 4umo procesado por calor. Bin embargo, una ve4 %ue se ha amorti4ado el e%uipo, los costes de producción se igualan para ambas tecnologías (1.1K8L por C!"# frente a 1.1)K8L por calor$.
Co(#!'&8( La aplicación de tecnologías alternas para pasteuri4ar y esterili4ar alimentos sin calor, como los campos eléctricos pulsantes de alta intensidad, los pulsos de lu4 y los campos magnéticos oscilantes, constituyen un potencial a ser e3plotado por la industria alimentaria. Bu forma 9nica de aplicación a ba'as temperaturas hace de estas tecnologías una alternativa de sustitución de los procesos térmicos tradicionales utili4ados en la pasteuri4ación y esterili4ación de alimentos lí%uidos. Los resultados de estudios e3perimentales han demostrado la eficacia y validación de estos métodos en la conservación y e3tensión de la vida de ana%uel de productos alimenticios como la leche, huevos lí%uidos, 'ugos de man4ana, naran'a y yogures, entre otros. Los campos eléctricos pulsantes de alta intensidad y los pulsos de lu4 son las dos tecnologías m&s estudiadas y %ue parecen estar listas para su aplicación industrial, como se ha demostrado en pruebas de laboratorio y de planta piloto.
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